The Use of Electret In the Surgical Treatment of Children With Perthes Disease: Early Outcomes

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The study aimed to evaluate the immediate results of the use of electret in the surgical treatment of children with Perthes disease.

Material and Methods. The study was based on the results of a comprehensive examination of 10 patients (10 hip joints; average age, 7.2±0.7 years). To stabilize the joint and comply with the principle of “containment therapy,” all children underwent triple pelvic osteotomy, which was supplemented by a transphyseal implantation electret. Postoperatively, all patients were evaluated for the severity of pain syndrome and amplitude of movements and underwent ultrasonography, radiometry of the main indicators of the structure and stability of the hip joint, computed tomography, and magnetic resonance imaging of the hip joints.

Results. The visual analog scale questionnaire indicated the presence of a moderately pronounced pain syndrome on postoperative day 3, with its complete relief by day 7. Ultrasound studies showed the absence of synovitis, and goniometry revealed the achievement of physiological indicators of flexion and abduction to the end of the hospitalization period. According to the radiation methods, all patients had elimination of subluxation with the restoration of hip joint stability and a significant improvement in the shape of the femoral head with the appearance of its single bone contour. The volume of the bone part of the femoral head increased by 15%–35% from the original, and there was a significant improvement in the shape of the cartilaginous model with the complete absence of a necrosis focus in the femoral head, close to the physiological position of the labrum acetabulum.

Conclusion. The use of electret in the surgical treatment of children with Perthes disease in Catterall groups III–IV and hip subluxation due to the anti-inflammatory effect makes it possible to alleviate pain syndrome and manifestations of synovitis early after surgery and to begin rehabilitation treatment with the achievement of the physiological amplitude of movements in the hip joint in the immediate postoperative period. The osteoreparative effect of the electrostatic electret field alone or in combination with anti-inflammatory treatment increased the volume of the newly formed bone tissues of the femoral head with a decrease in the area of its defect or disappearance of compression of the central part of the epiphysis with the differentiation of the initial elements of the trabecular pattern, in comparison with the homogeneous high-intensity structure of the femoral head.

Full Text

##article.viewOnOriginalSite##

About the authors

Pavel I. Bortulev

H. Turner National Medical Research Center for Сhildren’s Orthopedics and Trauma Surgery

Author for correspondence.
Email: pavel.bortulev@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4931-2817

Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, 64-68, Parkovaya str., St. Petersburg, 196603

Sergei V. Vissarionov

H. Turner National Medical Research Center for Сhildren’s Orthopedics and Trauma Surgery; Mechnikov North-Western State Medical University

Email: vissarionovs@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4235-5048

Corresponding member of RAS, Dr. Sci. (Med.)

Russian Federation, 64-68, Parkovaya str., St. Petersburg, 196603; St. Petersburg

Tamila V. Baskaeva

H. Turner National Medical Research Center for Сhildren’s Orthopedics and Trauma Surgery

Email: tamila-baskaeva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9865-2434

врач–травматолог–ортопед отделения патологии тазобедренного сустава

Russian Federation, 64-68, Parkovaya str., St. Petersburg, 196603

Dmitry B. Barsukov

H. Turner National Medical Research Center for Сhildren’s Orthopedics and Trauma Surgery

Email: dbbarsukov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-9084-5634

Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, 64-68, Parkovaya str., St. Petersburg, 196603

Ivan Yu. Pozdnikin

H. Turner National Medical Research Center for Сhildren’s Orthopedics and Trauma Surgery

Email: pozdnikin@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-7026-1586

Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, 64-68, Parkovaya str., St. Petersburg, 196603

Tatyana V. Murashko

H. Turner National Medical Research Center for Сhildren’s Orthopedics and Trauma Surgery

Email: popova332@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0596-3741

врач-рентгенолог

Russian Federation, 64-68, Parkovaya str., St. Petersburg, 196603

Vladimir E. Baskov

H. Turner National Medical Research Center for Сhildren’s Orthopedics and Trauma Surgery

Email: dr.baskov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0647-412X

Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, 64-68, Parkovaya str., St. Petersburg, 196603

Makhmud S. Poznovich

H. Turner National Medical Research Center for Сhildren’s Orthopedics and Trauma Surgery

Email: poznovich@bk.ru
ORCID iD: 0000-0003-2534-9252

научный сотрудник генетической лаборатории центра редких и наследственных заболеваний у детей

Russian Federation, 64-68, Parkovaya str., St. Petersburg, 196603

References

  1. Loder R.T., Skopelja E.N. The epidemiology and demographics of Legg-Calvé-Perthes’ disease. ISRN Orthop. 2011;2011:504393. doi: 10.5402/2011/504393.
  2. Perry D.C., Hall A.J. The epidemiology and etiology of Perthes disease. Orthop Clin North Am. 2011;42(3): 279-283, v. doi: 10.1016/j.ocl.2011.03.002.
  3. Leroux J., Abu Amara S., Lechevallier J. Legg-Calvé-Perthes disease. Orthop Traumatol Surg Res. 2018;104(1S):S107-S112. doi: 10.1016/j.otsr.2017.04.012.
  4. Guerado E., Caso E. The physiopathology of avascular necrosis of the femoral head: an update. Injury. 2016;47 Suppl 6:S16-S26. doi: 10.1016/S0020-1383(16)30835-X.
  5. Douglas G., Rang M. The role of trauma in the pathogenesis of the osteochondroses. Clin Orthop Relat Res. 1981;(158):28-32.
  6. Catterall A. The natural history of Perthes’ disease. J Bone Joint Surg Br. 1971;53(1):37-53.
  7. Huang X., Das R., Patel A., Nguyen T.D. Physical Stimulations for Bone and Cartilage Regeneration. Regen Eng Transl Med. 2018;4(4):216-237. doi: 10.1007/s40883-018-0064-0.
  8. Александрова О.И., Александрова С.А., Хомутов В.П., Моргунов М.С., Блинова М.И. Жизнеспособность клеток различных типов, культивируемых на поверхности медицинского электрета. Журнал технической физики. 2018;88(9):1348-1354. doi: 10.21883/JTF.2018.09.46419.58-18. Aleksandrova O.I., Aleksandrova S.A., Homutov V.P., Morgunov M.S., Blinova M.I. Viability of Different Types of Cells Cultivated on the Surface of Medical Electret. Zhurnal tehnicheskoj fiziki [Journal of Technical Physics]. 2018;88(9):1348-1354. (In Russian).]
  9. Гринберг Я.З. О механизме преобразования вибраций в организме. Инженерный вестник Дона. 2014;4-2(32). Режим доступа: http://ivdon.ru/uploads/article/pdf/12_grinberg.pdf_132a9182db.pdf. Grinberg J.Z. [Transformation mechanism of vibrations in the body]. Inzhenernyi vestnik Dona [Engineering Journal of Don]. 2014;4-2(32). Available from: http://ivdon.ru/uploads/article/pdf/12_grinberg.pdf_132a9182db.pdf. (In Russian).
  10. Линник С.А., Хомутов В.П. Исследование эффективности электростатического поля в лечении остeoаpтpoза. РМЖ. Медицинское обозрение. 2017;1(1):2-5. Linnik S.A., Khomutov V.P. [Study of the effectiveness of the electrostatic field in the treatment of osteoarthritis]. RMZh. Meditsinskoe obozrenie [Russian Medical Journal. Medical Review]. 2017;1(1):2-5. (In Russian).
  11. Александрова С.А., Александрова О.И., Хомутов В.П., Моргунов М.С., Блинова М.И. Влияние электрического поля электрета на основе анодного оксида тантала на дифференцировочные свойства стромальных клеток костного мозга больного остеоартрозом. Цитология. 2018;60(12):987-995. doi: 10.1134/S0041377118120052. Aleksandrova S.A., Aleksandrova O.I., Khomutov V.P., Morgunov M.S., Blinova M.I. [The influence of an electret-generated electric field based on a tantalum oxide anode on differentiation properties of bone marrow stromal cells from patients with osteoarthritis]. Tsitologiya. 2018;60(12):987-995. (In Russian). doi: 10.1134/S0041377118120052.
  12. Aleksandrova S.A., Aleksandrova O.I., Blinova M.I., Khomutov V.P., Morgunov M.S. The influence of an electret-generated electric field based on a tantalum oxide anode on differentiation properties of bone marrow stromal cells from patients with osteoarthritis.Cell and Tissue Biology. 2019;13(2):144-151. doi: 10.1134/s1990519x19020020.
  13. Вансович Д.Ю., Линник С.А., Хомутов В.П., Сердобинцев М.С. Мини-инвазивное хирургическое лечение больных деформирующим остеоартрозом коленного сустава с использованием электретов. Современные проблемы науки и образования. 2020:(3). doi: 10.17513/spno.29869. Режим доступа: https://science-education.ru/article/view?id=29869. Vansovich D.Y., Linnik S.A., Homutov V.P., Serdobintsev M.S. [Minimally invasive surgical treatment of patients with deforming knee joint osteoarthrosis using electrets]. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya [Modern Problems of Science and Education]. 2020:(3). (In Russian). doi: 10.17513/spno.29869. Available from: https://science-education.ru/article/view?id=29869.
  14. Камоско М.М., Баиндурашвили А.Г. Диспластический коксартроз у детей и подростков (клиника, патогенез, хирургическое лечение). Санкт-Петербург: СпецЛит; 2010. с. 54-72. Kamosko M.M., Baindurashvili A.G. Displasticheskii koksartroz u detei i podrostkov (klinika, patogenez, khirurgicheskoe lechenie) [Dysplastic coxarthrosis in children and adolescents (clinic, pathogenesis, surgical treatment)]. St. Petersburg: SpetsLit; 2010. p. 54-72. (In Russian).
  15. Бортулёва О.В., Басков В.Е., Бортулёв П.И. Барсуков Д.Б., Поздникин И.Ю. Реабилитация подростков после хирургического лечения диспластического коксартроза. Ортопедия, травматология и восстановительная хирургия детского возраста. 2018;6(1):45-50. doi: 10.17816/PTORS6145-50. Bortuleva O.V., Baskov V.E., Bortulev P.I. Barsukov D.B., Pozdnikin I.Yu. [Rehabilitation of adolescents after surgical treatment of dysplastic coxarthrosis]. Ortopediya, travmatologiya i vosstanovitel’naya khirurgiya detskogo vozrasta [Pediatric Traumatology, Orthopaedics and Reconstructive Surgery]. 2018;(6)1:45-50. (In Russian). doi: 110.17816/PTORS6145-50.
  16. Тепленький М.П., Парфёнов Э.М. Хирургическое лечение детей с тяжелыми формами болезни Пертеса. Гений ортопедии. 2013;(1):32-35. Teplen’kii M.P., Parfenov E.M. [Surgical treatment of children with severe forms of Perthes disease]. Genij Ortopedii. 2013;(1):32-35. (In Russian).
  17. Gigante C., Frizziero P., Turra S. Prognostic value of Catterall and Herring classification in Legg-Calvé-Perthes disease: follow-up to skeletal maturity of 32 patients. J Pediatr Orthop. 2002;22(3):345-349.
  18. Kim H.K., Wiesman K.D., Kulkarni V., Burgess J., Chen E., Brabham C. et al. Perfusion MRI in Early Stage of Legg-Calvé-Perthes Disease to Predict Lateral Pillar Involvement: A Preliminary Study. J Bone Joint Surg Am. 2014;96(14):1152-1160. doi: 10.2106/JBJS.M.01221.
  19. Friedlander J.K., Weiner D.S. Radiographic results of proximal femoral varus osteotomy in Legg-Calvé-Perthes disease. J Pediatr Orthop. 2000;20(5):566-571. doi: 10.1097/00004694-200009000-00004.
  20. Барсуков Д.Б., Краснов А.И., Басков В.Е., Поздникин И.Ю., Волошин С.Ю., Баскаева Т.В. и др. Корригирующая остеотомия бедра в комплексном лечении детей с болезнью Легга-Кальве-Пертеса. Гений ортопедии. 2017;23(1):63-70. doi: 10.18019/1028-4427-2017-23-1-63-70. Barsukov D.B., Krasnov A.I., Baskov V.E., Pozdnikin I.Yu., Voloshin S.Yu., Baskaeva T.V. et al. [Corrective femoral osteotomy in the complex treatment of childrenwith Legg-Calve-Perthes disease]. Genij Ortopedii. 2017;23(1):63-70. (In Russian). doi: 10.18019/1028-4427-2017-23-1-63-70.
  21. Futami T., Suzuki S. Different methods of treatment related to the bilateral occurrence of Perthes’ disease. J Bone Joint Surg Br. 1997;79(6):979-982. doi: 10.1302/0301-620x.79b6.7743.
  22. Меншикова Т.И., Мальцева Л.В. Особенности ультразвуковой диагностики начальных проявлений болезни Легг-Кальве-Пертеса у детей. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015;(2, часть 1):54-58. Режим доступа: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=6375. Mensсhikova T.I., Maltseva L.V. [Charakteristics of ltrasaund diagnostics of the initial manifistations of Legg-Calve-Perthes, disease in children]. 2015; (2, Suppl 1):54-58. Available from: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=6375. (In Russian).
  23. Grzegorzewski A., Synder M., Kozłowski P., Szymczak W., Bowen R.J. Leg length discrepancy in Legg-Calve-Perthes disease. J Pediatr Orthop. 2005;25(2):206-209. doi: 10.1097/01.bpo.0000148497.05181.51.
  24. Camurcu I.Y., Yildirim T., Buyuk A.F., Gursu S.S., Bursali A., Sahin V. Tönnis triple pelvic osteotomy for Legg-Calve-Perthes disease. Int Orthop. 2015;39(3):485-490. doi: 10.1007/s00264-014-2585-6.
  25. Rosello O., Solla F., Oborocianu I., Chau E., ElHayek T., Clement J.-L. et al. Advanced containment methods for Legg-Calvé-Perthes disease: triple pelvic osteotomy versus Chiari osteotomy. Hip Int. 2018;28(3):297-301. doi: 10.5301/hipint.5000569.
  26. Pailhé R., Cavaignac E., Murgier J., Cahuzac J.P., de Gauzy J.S., Accadbled F. Triple osteotomy of the pelvis for Legg-Calve-Perthes disease: a mean fifteen year follow-up. Int Orthop. 2016;40(1):115-122. doi: 10.1007/s00264-015-2687-9.
  27. Tong J., Sun L., Zhu B,. Fan Y., Ma X., Yu L. et al. Pulsed electromagnetic fields promote the proliferation and differentiation of osteoblasts by reinforcing intracellular calcium transients. Bioelectromagnetics. 2017;38(7): 541-549. doi: 10.1002/bem.22076.
  28. Zhou J., He H., Yang L., Chen S., Guo H., Xia L. et al. Effects of pulsed electromagnetic fields on bone mass and Wnt/beta-catenin signaling pathway in ovariectomized rats. Arch Med Res. 2012;43(4):274-282. doi: 10.1016/j.arcmed.2012.06.002.
  29. Ehnert S., Fentz A.K., Schreiner A., Birk J., Wilbrand B., Ziegler P. et al. Extremely low frequency pulsed electromagnetic fields cause antioxidative defense mechanisms in human osteoblasts via induction of •O2- and H2O2. Sci Rep. 2017;7(1):14544. doi: 10.1038/s41598-017-14983-9.
  30. Varani K., De Mattei M., Vincenzi F., Gessi S., Merighi S., Pellati A. et al. Characterization of adenosine receptors in bovine chondrocytes and fibroblast-like synoviocytes exposed to low frequency low energy pulsed electromagnetic fields. Osteoarthritis Cartilage. 2008;16(3):292-304. doi: 10.1016/j.joca.2007.07.004.
  31. Ongaro A., Pellati A., Masieri F.F., Caruso A., Setti S., Cadossi R. et al. Chondroprotective effects of pulsed electromagnetic fields on human cartilage explants. Bioelectromagnetics. 2011;32(7):543-551. doi: 10.1002/bem.20663.
  32. Massari L., Fini M., Cadossi R., Setti S., Traina G.C. Biophysical stimulation with pulsed electromagnetic fields in osteonecrosis of the femoral head. J Bone Joint Surg Am. 2006;88 Suppl 3:56-60. doi: 10.2106/JBJS.F.00536.
  33. Cebrián J., Milano G., Francés A., Lopiz Y., Marco F., López-Durán L. Role of electromagnetic stimulation in the treatment of osteonecrosis of the femoral head in early stages. J Biomed Sci Eng. 2014;7(5):252-257. doi: 10.4236/jbise.2014.75028.
  34. Bassett C.A., Schink-Ascani M., Lewis S.M. Effects of pulsed electromagnetic fields on Steinberg ratings of femoral head osteonecrosis. Clin Orthop Relat Res. 1989;(246):172-185.
  35. Aaron R.K., Lennox D., Bunce G.E., Ebert T. The conservative treatment of osteonecrosis of the femoral head. A comparison of core decompression and pulsing electromagnetic fields. Clin Orthop Relat Res. 1989;(249):209-218.
  36. Нелин Н.И., Хомутов В.П., Э.Г. Квиникадзе, М.П. Пирпилашвили. Опыт применения электретов при остеохондропатии головки бедренной кости у детей. Opinion Leader. 2019;1(19):84-89. Nelin N.I., Homutov V.P., Je.G. Kvinikadze, M.P. Pirpilashvili. [Experience in the use of electrets in osteochondropathy of the femoral head in children.]. Opinion Leader. 2019;1(19):84-89. (In Russian).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Postoperative X-ray images of the patient, born in 2015: a — AP projection; b — axial projection. The proximal part of the orthopedic electret is brought through the neck of the femur physis to the focus of head necrosis as close as possible

Download (26KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Computed tomography of the hip in a patient with Perthes disease (Catterall IV) and hip subluxation: a — method of measuring the zone of subchondral necrosis; b — assessment of femoral head density using the histogram technique of the allocated volume of the studied zone

Download (35KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Magnetic resonance imaging of a patient, born in 2015, with the diagnosis of Perthes disease in the stage of fragmentation with total lesion of the femoral head (Catterall IV) and hip subluxation (explanations in the text)

Download (26KB)
Indexing metadata
5. Fig. 5. Computed tomography of the hip: volumetric and multiplanar reconstructions and tissue segmentation (color mapping of the affected head) with the measurement of its volume: a — assessment of the densitometric parameters of the femoral head density using the histogram technique of the selected volume of the area under study; b — measurement of the volume of the affected head by multiplanar reconstruction with color mapping; c — measurement of the bone mass volume of the affected head before surgery; d — 6 months after surgery

Download (57KB)
Indexing metadata
6. Fig. 6. Magnetic resonance imaging of cartilaginous models of the femoral head and acetabulum 6 months after surgery (explanations in the text)

Download (26KB)
Indexing metadata
7. Fig. 4. Severity of pain syndrome in patients according to the visual analog scale on postoperative days 3, 7, and 14

Download (13KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2022 Bortulev P.I., Vissarionov S.V., Baskaeva T.V., Barsukov D.B., Pozdnikin I.Y., Murashko T.V., Baskov V.E., Poznovich M.S.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».