Тазобедренные суставы бесцементной фиксации

Полезная информация на тему: "тазобедренные суставы бесцементной фиксации" с полной проработкой материала. На странице собрана и переработана информация, позволяющая полностью раскрыть тему. Если в процессе прочтения возникают вопросы, то дочитайте стать. до конца, и если уже там не найдете ответ, то вы всегда можете получить ответ в комментариях.

Типы эндопротезов тазобедренного сустава

Различные типы эндопротезов тазобедренного сустава

Вообще, тот тип имплантата, который будет установлен пациенту в ходе операции эндопротезирования, будет выбран хирургом в зависимости от степени повреждения сустава, уровня активности, показателей веса и возраста и других факторов. Но, чем больше информации вы будете знать о различных типах эндопротезов и материалах, используемых при их изготовлении, тем больше вероятности, что вы сможете, совместно с вашим лечащим врачом, подобрать наиболее подходящий именно вам тип имплантата. Поскольку все эндопротезы отличаются между собой, хирург обычно работает с двумя-тремя брендами.

При поиске лучшего эндопротеза тазобедренного сустава важно помнить: ваш лечащий врач является абсолютным экспертом именно в тех эндопротезах, с которыми он или она работает.

Какими характеристиками должен обладать и каким требованиям должен отвечать хороший эндопротез тазобедренного сустава:

  • Обеспечивать достаточный объем движений и возможность пациенту вести активный образ жизни.
  • Иметь выживаемость 15-20 лет и больше.
  • Иметь достаточную историю использования у пациентов (5-10 лет минимум)
  • Соответствовать особенностям вашего организма (например, быть биосовместимым при наличии аллергии на никель). Ваш врач задаст вам ряд вопросов касаемо вашего образа жизни, наличия аллергических реакций и т.д.
  • Быть привычным типом эндопротеза конкретно для вашего оперирующего хирурга.

Из чего состоит процедура эндопротезирования тазобедренного сустава?

image from Orthoinfo AAOS

Типичная операция эндопротезирования ТС, независимо от типа доступа (передний или задний) включает этап опила костных структур и подбора нужного вам компонента эндопротеза.

Вот из чего состоит стандартная процедура эндопротезирования тазобедренного сустава:

Сначала тазоберенный сустав размыкают. Это включает в себя изъятие головки бедренной кости из полости ацетабулярной впадины. Впадина после этого обрабатывается специальным инструментом, поврежденный хрящ и кость удаляются. Затем во впадину устанавливается искусственная металлическая чашка. Чашка устанавливается очень плотно и подбирается точно под параметры впадины. Установка может производиться либо при помощи цементирования, либо без него. Затем в чашку устанавливается пластиковый вкладыш. Эти два компонента образовывают вашу новую впадину, и поэтому называются «ацетабулярные компоненты».

В чем разница между цементным и бесцементным (pressfit) эндопротезом?

При использовании цементирования, быстросохнущий цемент используется в качестве клея для соединения эндопротеза и кости пациента. При использовании бесцементной техники, или, как ее еще называют, техники pressfit, имплант имеет специальное покрытие, позволяющее кости «врастать» внутрь эндопротеза и интегрироваться с костью. Раньше более часто использовались цементные эндопротезы, сейчас популярность набрали бесцементные опции.

Далее, округлая шарообразная головка бедренной кости, ранее изъятая из ацетабулярной впадины, полностью удаляется. После этого канал бедренной кости высверливается, и туда помещается искусственный компонент – бедренная ножка. На этот искусственный компоненты затем крепится искусственная головка бедренной кости. Существует множество вариантов таких головок, и хирург выберет наиболее подходящий именно вам. После установки, головка эндопротеза (феморальный компонент) будет «погружена» (соединена) в установленную ранее чашку (ацетабулярный компонент). Все эти четыре компонента заменят поврежденный сустав.

Компоненты: из чего состоит эндопротез тазобедренного сустава?

Естественный сустав состоит из двух основных частей: головки и впадины. Во время эндопротезирования тазобедренного сустава для создания нового искусственного сустава используются четыре компонента. Как уже отмечалось выше, этими компонентами являются: ацетабулярный компонент (чашка), пластиковый вкладыш, головка бедренной кости и бедренная ножка.

  1. Ацетабулярный компонент (чашка) – компонент, который создаст новую ацетабулярную впадину. Этот компонент устанавливается в кость таза после того, как произведены необходимые опилы и обработка костных поверхностей впадины. Обычно этот компонент изготавливается из металла, но иногда используется также керамика или комбинация керамики и металла.
  2. Ацетабулярный вкладыш – Пластиковый вкладыш плотно устанавливается в ацетабулярный компонент и позволяет головке бедренной кости легко скользить в нем. Обычно этот компонент изготавливается из высококачественного прочного пластика.
  3. Головка бедренной кости – Головка по размерам точно соответствует новому пластиковому вкладышу, и прикрепляется к бедренной ножке. Существует большое количество разнообразных форм и размеров головок. Головки могут изготавливаться из прочного металла, пластика, керамики или сочетания этих материалов.
  4. Бедренная ножка – Ножка прикрепляется к головке и обеспечивает опору нового сустава. Обычно, металл, из которого изготавливается ножка, является пористым, что позволяет естественной кости прорастать и интегрироваться с вновь установленным компонентом.

Какие материалы применяются при эндопротезировании тазобедренного сустава?

Компоненты эндопротеза могут быть изготовлены из прочного пластика, керамики или металла. В большинстве случаев, бедренная ножка выполнена из титана, титан-кобальтового или кобальт-хромового сплава или нержавеющей стали. Головка, вкладыш и чашка могут быть изготовлены из металла, пластика или керамики, либо из сочетания вышеперечисленных материалов. Материалы изготовления компонентов должны быть прочными, но гибкими для того, чтобы обеспечивать подвижность. Компоненты также должны быть биосовместимы (подходящими для контакта с организмом человека, не вызывающими реакции при контакте).

Стандартные сочетания материалов изготовления компонентов

  • Металл-металл – чашка и головка выполнены из металла. Металл может быть представлен титановым, кобальт-хромовым сплавом или смешанным сплавом на основе кобальта. Полиэтилен и металл-полиэтилен – полиэтилен это высококачественный пластик. Обычно из него изготавливают ацетабулярный вкладыш и иногда чашку. В случае, когда чашка вкладыш пластиковый, а головка металлическая, то это сочетание называется металл-полиэтилен.
  • Керамика-металл, керамика-полиэтилен, керамика-керамика – керамические компоненты эндопротезов встречаются довольно редко, и этот материал используется не всеми хирургами. Керамика обычно используется в сочетании с металлическими или пластиковыми компонентами при наличии аллергии на металл. Хотя керамические компоненты довольно прочные, исторически они всегда были более хрупкими по сравнению с металлическими компонентами. Это, однако, сейчас меняется. Сегодня есть данные, что керамические компоненты способны служить дольше керамических.

Для тех пациентов, у кого есть аллергия на металлы, титановый сплав является наиболее мягким вариантом с наименьшим (зачастую не поддающимся выявлению) содержанием никеля. Существуют варианты эндопротезов, выполненные совсем без применения металла.

Глава 5. Результаты и осложнения тотального эндопротезирования тазобедренного сустава

Основное внимание в работе уделено изучению распределения нагрузок в вертлужной впадине с установленными чашками цементной и бесцементной фиксации методом математического моделирования, а так же анализу клинико-рентгенологических данных выживаемости эндопротезов тазобедренного сустава, установленных 411 пациенту (437 клинических случаев) в возрасте от 16 до 82 лет (средний возраст 62 года) в период с 2001 по 2007 гг.

Читайте так же:  Подвывих атланто осевого сустава

Мы рассматривали только те патологии тазобедренного сустава, где было показана установка цементных (129 клинических случаев) или бесцементных чашек (287 клинических случаев). Мы так же использовали материал 21 клинического случая с установленным укрепляющим кольцом в качестве контрольной группы для изучения поведения различных вертлужных компонентов при протрузионном варианте развития коксартроза. Среди случаев цементного эндопротезирования вертлужного компонента мы наблюдали пациентов с чашками простой сферической формы и с чашками, в конструкции которых предусматривалось устройство (фланцы в экваториальной зоне), способствующее цемента во время установки.

Мы так же наблюдали поведение трехрадиусных бесцементных чашек оригинальной конструкции отечественного производства фирмы «Имплант-МТ». В качестве контрольной группы были взяты трехрадиусные бесцементные чашки фирмы «Zimmer».

Наши пациенты были распределены на 4-е группы в зависимости от вида повреждения вертлужной впадины: ВВ с выраженной гиперплазией костной ткани – 177 (40,5%), ВВ с минимальными повреждениями –152 (34,8%), ВВ с протрузией дна – 65 (14,8%), диспластический вариант повреждения ВВ – 43 (9,9%).

Оценку эндопротезирования тазобедренного сустава проводили по шкале Харриса. Результаты подсчета баллов по шкале Харриса до операции были плохими: менее 51,9±11,6 у 422 клинических случая (96,6%). Однако у 15 (3,4%) больных до операции болевой синдром был незначителен, что при подсчете составило более 70 баллов (73,3±2,3). Основными жалобами таких пациентов было ограничение движений в тазобедренном суставе и укорочение нижней конечности.

В случае анализа результатов математического моделирования цементного эндопротезирования вертлужной впадины мы сделали акцент на изучении нагрузок в цементной мантии, поскольку она менее прочна, чем костная ткань. При этом напряжения распределяются примерно одинаково в костном ложе и в цементной мантии. В аналогичном исследовании бесцементного эндопротезирования вертлужной впадины мы изучали нагрузки, возникающие в обработанном ложе ВВ. Наш эксперимент в виде математического моделирования посредством МКЭ показал, что радиальные и тангенциальные нагрузки в вертлужной впадине после бесцементного эндопротезирования с фиксацией пресс-фит распределяются таким образом, что их максимальные значения фиксируются по экватору чашки. В области же дна ВВ нагрузки на костную ткань практически не определяются.

Мы наблюдали 86 клинических случаев, где до операции протрузия головки бедренной кости была 2-3 степени по Загороднему. Всем этим пациентам было проведено тотальное эндопротезирование, из них в 15 случаев был установлен цементный, в 50-ти – бесцементный вертлужный компонент с фиксацией пресс-фит и в 21 случае было установлено кольцо Мюллера. Сроки наблюдения в той и в другой группе в среднем составили 32 мес. (22 мес. до 56 мес.). Средний возраст пациентов составил 56 лет (от 22 до 86). Каждому из наблюдаемых пациентов проводилась костная пластика дна вертлужной впадины.

При анализе рентгенограмм ни в той, ни в другой группе мы не обнаружили признаков миграции вертлужного компонента с клиническими проявлениями. Однако в одном случае при цементной фиксации на 4-ом году наблюдения мы обнаружили линию просветления в зоне I по DeLee Chanley без клинических признаков нестабильности.

Особое внимание мы уделяли изменениям в зоне II по DeLee Chanley. Ни у одного из пациентов в этой зоне не было изменения толщины внутреннего кортикального слоя на протяжении всего срока наблюдения, что говорит о том, что тенденции к протрузии нет. При осмотре пациентов клинически значимых признаков нарушения функции тазобедренного сустава у пациентов не выявлено.

Для наших механических расчетов мы взяли три варианта чашек: с одним, двумя и тремя радиусами. Радиальные сжимающие силы, возникающие при установке таких чашек, стремятся привести систему «чаша – кость» в состояние механического равновесия.

В первом случае, где мы имеем дело с однорадиусной чашкой, суммарный вектор радиальных сил стремиться вытолкнуть чашку из ВВ. Следующий вариант чашки, который мы изучали – чашка с двумя радиусами, где расстояние от центра до экватора чашки (R2) больше, чем от центра до ее вершины (R1). Мы уменьшили расстояние R1, чтобы уменьшить силу упругости, которая возникает на вершине чашки и способствует ее выталкиванию. Таким образом, теоретически достигается более надежная фиксация, но, тем не менее, суммарный вектор сил по-прежнему направлен на выталкивание чашки, хотя и в меньшей степени (Левочкин А.А., 2003).

В содружестве с кафедрой материаловедения Московского авиационно-технологического института в 2003 году разработан и внедрен в повседневную клиническую практику отечественный вертлужный компонент бесцементной фиксации по типу «Пресс-фит» (Патент DE 4021677C1, A61F 2/34). Его отличительной особенностью является 3-х радиусная форма, которая направлена на усиление первичной механической фиксации за счет снижения выталкивающих радиальных сил (Левочкин А.А., 2003, Ильин А.А. 2005).

Теоретическое обоснование выживаемости данных чашек мы испытали на практике. Нами наблюдалось 124 клинических случая, оперированных с 2003 по 2007 гг. с бесцементной чашкой оригинальной конструкции. В качестве контрольной группы мы взяли пациентов с установленными чашками «Trilogy» фирмы Zimmer (США), установленных в то же период времени, в количестве 98 штук. Средний срок наблюдения в обеих группах составил 28 мес. (5 – 92 мес.).

Таблица № 1. Распределение пациентов по группам с установленной трехрадиусной чашкой отечественного производства и чашкой Trilogy фирмы Zimmer (США)

Бедренные компоненты эндопротеза цементной фиксации

В начале 90-х годов прошлого века проводилось множество исследований, которые показали хорошие среднеотдаленные и долгосрочные результаты применения бедренных компонентов эндопротезов цементной фиксации, особенно с использованием современных методов цементирования. К этому времени были изучены демографические факторы, особенности дизайна и основы хирургической техники, влияющие на долговечность функционирования бедренного компонента. Одновременно были проанализированы и многочисленные неудачи при имплантировании первого поколения бесцементных имплантатов. Это привело к всплеску применения цементных ножек даже у молодых пациентов.

Особенности дизайна эндопротезов

Общая оценка бедренного компонента тотального эндопротеза тазобедренного сустава складывается при рассмотрении особенностей дизайна отдельных его элементов — собственно ножки, качества обработки ее поверхности, головки, шейки и воротничка. В данном разделе рассматриваются только особенности дизайна цементных бедренных компонентов.

Читайте так же:  Локтевой сустав реабилитация после

Головка бедренного компонента

Материал, из которого изготовлена головка бедренного компонента эндопротеза, является также важной составляющей дизайна, поскольку различные материалы имеют разные характеристики изнашивания в паре с полиэтиленом. Титан, который обладает хорошей биосовместимостью, но является мягким и не износостойким, продемонстрировал высокую степень износа in vivo и в настоящее время практически не применяется. «Золотым стандартом» стали головки из кобальт-хрома, обладающие прекрасной износостойкостью и хорошо поддающиеся полировке. Керамические головки при трибологических испытаниях демонстрируют лучшие показатели изнашивания, однако керамика хрупка, и периодически появляются сообщения о переломе керамических головок. Прямое рандомизированное сравнение керамических и кобальт-хромовых головок в естественных условиях по показателям износа полиэтилена пока еще не доступно. По результатам нескольких ретроспективных исследований высказано предположение, что керамические головки могут обеспечить меньшее изнашивание, но это остается не доказанным.

Рис. 1. Схематическое представление особенностей дизайна шейки бедренного компонента.

Модульное соединение между головкой и ножкой присутствует практически во всех современных моделях эндопротезов, поскольку имеет множество очевидных практических преимуществ и при первичной операции, и при ревизии. Модульность позволяет легко изменять длину шейки, оптимизируя натяжение мышц, длину конечности, стабильность и биомеханику сустава, однако она создает и потенциальные проблемы. В самом соединении могут формироваться продукты износа и даже явления коррозии из-за разности металлов. При использовании длинных шеек модульные системы требуют наличия юбки на головке эндопротеза, которая увеличивает диаметр шейки и уменьшает амплитуду движений, в результате чего возрастает риск развития импинджмента с вертлужным компонентом. Развивающийся импинджмент может привести к нестабильности и формированию полиэтиленового дебриса.

Задаваемый шейкой «offset» — важная особенность дизайна, которая должна быть оптимальной, потому что это глубоко затрагивает механическую функцию тазобедренного сустава. Он зависит от угла между ножкой и шейкой, длины шейки и местоположения, в котором шейка присоединяется к ножке (рис. 1). Слишком большой «offset» нежелателен, поскольку может потенциально привести к увеличенному изгибающему моменту или чрезмерным ротационным усилиям в бедренном компоненте с последующим переломом ножки или расшатыванием. Маленький «offset» уменьшает плечо рычага отводящих мышц бедра и может вызвать недостаточность абдукторов с развитием хромоты и перегрузкой контралатерального сустава. Помимо этого, недостаточный «offset» уменьшает стабильность сустава, поскольку слабое натяжение отводящих мышц повышает риск вывиха.

Значение воротничка в основании шейки ранее являлось темой многочисленных споров. При использовании костного цемента воротничок выполняет функцию стопора для предотвращения избыточного дистального продвижения ножки. Существовало также мнение, что воротничок может в момент установки осуществлять дополнительную прессуризацию, однако другие исследования доказали его неэффективность в достижении этой цели. Наиболее рациональная цель воротничка — обеспечение лучшего перераспределения нагрузки на проксимальный отдел бедра и цементную мантию. Несколько экспериментальных исследований с элементами компьютерного моделирования определили более близкую к нормальной передачу компрессионных нагрузок на медиальную части шейки бедра посредством воротничка (рис. 2, 3).

Рис. 2. Схематическое представление передачи нагрузки на проксимальный отдел бедренной кости в неповрежденной конечности и при наличии протеза с воротничком и без него.

Рис. 3. Максимальное сжимающее напряжение в кортикальной кости с медиальной поверхности проксимального отдела при нагрузке на сустав 2000 N до и после эндопротезирования (Tarr R.R. et al., 1979).

Данный эффект полезен, поскольку позволяет уменьшить адаптивную резорбцию кости в проксимальном отделе бедра (stress shielding), уменьшить изгибающее напряжение в ножке и напряжение в дистальной части цементной мантии (рис. 4).

Рис. 4. Схема нарушения нагрузки с перемещением напряжения в дистальную часть ножки эндопротеза (а); рентгенографическая иллюстрация реактивной гипертрофии диафиза бедра в результате перемещения напряжения в дистальную часть ножки цементного протеза через 3 года после операции (б).

При этом надо иметь в виду, что аксиальные нагрузки в проксимальном отделе значительно превышают все остальные, поэтому наличие дополнительной опоры может привести к трехкратному увеличению нагрузки на зону дуги Адамса. Одним из результатов осевой нагрузки бедренного компонента клиновидной формы является чрезвычайно высокое кольцевое напряжение (периферические растягивающие усилия) в проксимальном отделе бедра и цементе. Это кольцевое напряжение может приблизиться к окончательному пределу прочности цемента, но теоретически значительно уменьшается до безопасного уровня за счет воротничка. Проблема в том, что технически сложно обеспечить тесный контакт между нижней стороной воротничка ножки и костью, а также удержать достигнутый контакт. Даже незначительная резорбция кости аннулирует эффективную передачу напряжения, и положительное действие воротничка теряется. На математических моделях удалось показать, что напряжение может быть передано от воротника через слой цемента на кость шейки бедра. Экспериментальные лабораторные исследования, напротив, продемонстрировали, что при осевой нагрузке слой цемента под воротничком быстро фрагментируется.

Модель безворотничкового компонента эндопротеза разрабатывалась с гладкой или полированной поверхностью для возможности самопозиционирования в разрыхленной цементной мантии за счет клиновидной формы. Сторонники такого дизайна предполагают, что отсутствие воротничка позволяет полированной ножке немного оседать в устойчивую позицию в вязкоупругой цементной мантии, стимулируя таким образом положительное адаптивное ремоделирование кости. Способность безворотничковых клиновидных полированных бедренных компонентов в процессе оседания постоянно уплотнять цемент позволяет предотвращать образование дебриса от микроподвижности ножки в мантии и, следовательно, развитие дистального остеолиза.

Клиническая практика показала хорошие результаты применения обеих моделей цементных ножек и с воротничком, и без него. Возможно, что воротнички необходимы для определенных конструкций компонента, но бесполезны или даже вредны для других.

Видео (кликните для воспроизведения).

Особенности дизайна бедренного компонента включают геометрические характеристики (длина, форма, поперечное сечение), свойства материала и состояние поверхности.

От некоторых ранних моделей, имеющих изогнутый дизайн, отказались, поскольку, помимо проблем с ромбовидным поперечным сечением, имелись трудности в обеспечении однородности цементной мантии. При внедрении изогнутой ножки в относительно прямой (во фронтальной плоскости) интрамедуллярный канал бедренной кости формируется тонкая мантия в проксимально-латеральном и дистапьно-медиапьном отделах, что, в свою очередь, приводит к усталостным переломам цемента и развитию нестабильности. Прямая, умеренно клиновидная ножка производит дополнительную прессуризацию цемента при внедрении и обеспечивает более равномерный его слой.

Длина ножки была предметом многих споров — обсуждались вопросы простоты установки и возможные сложности ее удаления при ревизии. Исследования с применением математического моделирования показали, что очень короткие или слишком длинные ножки приводят к концентрации напряжения в некоторых точках композиции. Например, очень длинные имплантаты приводят к нарастанию напряжения в ножке с шунтированием нагрузки в дистальном направлении (stress-bypass) и экранировании от нагрузки проксимального отдела (stress-shielding). Слишком короткие ножки способствуют проксимальному увеличению напряжения , которое может превысить прочность цемента или кости.

Читайте так же:  Лфк при тендините коленного сустава

Рис. 5. Влияние геометрии поперечного сечения бедренного компонента эндопротеза: А — на максимальное сжатие цемента; В — на растяжение; С — форма поперечного сечения D представляет оптимальную конфигурацию для использования при цементной фиксации, поскольку генерирует минимальные напряжения сжатия и растяжения в цементе и меньше других подвергает напряжению мантию (Crowninshield R.D. et al., 1980).

Рис. 6. Графическое представление модуля упругости сплавов, кости и костного цемента. (Tarr R.R. et al., 1979).

На раннем этапе развития эндопротезирования для изготовления бедренных компонентов использовалась нержавеющая сталь, материал относительно жесткий (то есть с высоким модулем упругости), но низкими показателями усталости и предела текучести. Технический прогресс в металлургии способствовал созданию современных модификаций нержавеющей стали, применяемых для производства эндопротезов и обладающих превосходными характеристиками усталости. Сплавы кобальт-хрома обладают отличными показателями усталости и предела текучести, но имеют немного больший модуль упругости, чем нержавеющая сталь. У сплавов титана модуль упругости приблизительно в два раза меньше, чем у нержавеющей стали или кобальт-хрома (рис. 6). Более тонкие и гибкие ножки вызывают меньшее внутреннее напряжение и передают больше компрессирующих усилий к кости проксимального отдела и цементу, тогда как большие, жесткие ножки уменьшают толщину цемента и вызывают сильное напряжение растяжения в дистальной части цементной мантии. Использование сплавов титана для изготовления цементных компонентов нецелесообразно, поскольку титан — это мягкий неизносостойкий метал, продукты истирания которого вызывают быстрое развитие остеолиза.

Способ обработки поверхности бедренного компонента также является важной особенностью дизайна. Большинство моделей ранних цементных имплантатов имели гладкую или полированную поверхность, и причиной их несостоятельности большинство исследователей считали плохую связь ножки с цементной мантией. Поэтому протезы, разрабатываемые в 80-е и 90-е годы, изготавливались с микроструктурированными и пористыми поверхностями или имели покрытие из ПММК. Такая поверхность обеспечивала надежное сцепление цемента и ножки, не допуская возможности микроподвижности в пределах мантии. Однако теперь стало понятно, что при нарушении связи такой ножки с цементом их взаимное трение приводит к образованию большого количества дебриса (рис. 7). Некоторые бедренные имплантаты в настоящее время полируются, чтобы уменьшить вероятность образования дебриса при рассоединении ножки и цемента, однако в настоящий момент еще нет убедительных данных о преимуществе такого дизайна.
R.D. Crowninshield на основании измерения шероховатости с помощью калиброванного профилометра ввел шесть терминов для описания текстуры поверхности: 1) блестящая; 2) гладкая; Закрашенная; 4) матовая; 5) шероховатая; и 6) текстурированная.

Рис. 7. Среднее истирание после 250000 циклов смещения на 0,5 мм металла относительно цемента с различной шероховатостью поверхности (Crowninshield R.D. et al., 1980).

Поверхность ножки обладает двумя важными характеристиками: 1) силой вытяжения, определяющей сцепление между цементом и металлом; 2) абразивными качествами, которые влияют на интенсивность истирания цемента металлом, происходящего при нарушении сцепления и возникновении движений между бедренным компонентом и мантией. При испытаниях количество продуктов истирания цемента прямо пропорционально степени шероховатости, но прочность связи металла и цемента находится в обратно пропорциональной зависимости. При шероховатой ножке рассоединение металла и цемента сопровождается прогрессивным расшатыванием и обширным остеолизом (рис. 8).

Рис. 8. Рентгенограммы правого тазобедренного сустава больного А.: а — эндопротезирование правого тазобедренного сустава с использованием бедренного компонента Elite Plus (DePuy); б — через год после операции — нестабильность бедренного компонента с выраженным остеолизом в проксимальном отделе; в — ревизионное эндопротезирование, замена бедренного компонента с костной аллопластикой, результат через один год.

Стандартные элементы современных эндопротезов тазобедренного сустава

Схематически эндопротез тазобедренного сустава состоит из ацетабулярного компонента (чашки), бедренного компонента (ножки) и головки. Различают имплантаты цементной и бесцементной фиксации.

Ацетабулярный компонент (чашка) эндопротеза

Чашка бесцементной фиксации состоит из металлической основы и вкладыша. Металлическую основу бесцементного вертлужного компонента эндопротеза чаще всего изготавливают из титана. По форме металлическая чашка обычно имеет вид полусферы либо усеченной полусферы. Для ревизионного протезирования иногда используют овальные вертлужные компоненты. Некоторые модели эндопротезов имеют дополнительные элементы крепления в виде лепестков, выступов на экваторе, скоб, пластин, шипов и т.д.

[2]

Первичную фиксацию чашки обеспечивают путем вкручивания либо плотной посадки забиванием за счет разницы размера костного ложа и вертлужного компонента («press-fit» эффект). Некоторые хирурги устанавливают чашку, одинаковую по размеру с костным ложем (размер-в-размер с последней фрезой), в этих случаях фиксация достигается за счет применения винтов.

Современная металлическая основа бесцементной чашки эндопротеза по наружной поверхности имеет пористое покрытие в виде мельчайших шариков, проволоки или плазменного напыления титана. Доказана эффективность использования гидроксиапатита для стимуляции остеогенеза.

Самой уязвимой частью эндопротеза тазобедренного сустава является узел трения, поэтому большое внимание уделяют выбору полимерного состава вкладыша, толщине и способу фиксации его в чашке, размеру и материалу головки, технологии производства имплантата.

Данные о скорости износа в узле трения свидетельствуют о том, что в паре трения металл-полиэтилен износ полиэтилена составляет 0,2 — 0,5 мм/ год, в паре трения керамика-полиэтилен — 0,1 мм/ год, в паре трения металл-металл стирание металла составляет 0,002 мм/год, а керамики в паре трения керамика-керамика — 0,001 мм/год.

Поскольку именно в паре трения образуются субмикроскопические продукты трения, токсичные для клеток, работа над оптимизацией ее параметров постоянно продолжается.

Обычно вкладыш изготавливают из ультравысокомолекулярного полиэтилена (ultra-high-molecular-weight-polyethylene — UHMWPE) методом вытачивания или сверхточного вакуумного прессования. От качества, чистоты и точности изготовления вкладыша зависит срок службы его в узле трения эндопротеза.

Чашка цементной фиксации эндопротеза в большинстве случаев не имеет металлической основы и изготавливается из UHMWPE.

Обычно наружная поверхность цементной чашки имеет ребристую поверхность для лучшего контакта с костным цементом и рентгеноконтрастные элементы в виде колец из проволоки. Фланец цементной чашки эндопротеза изготавливают в виде «полей шляпы», что при имплантации препятствует выходу костного цемента при давлении на чашку, уплотняет костный цемент и тем самым улучшает проникновение цемента в кость и элементы чашки.

Читайте так же:  Разработка тазобедренного сустава после операции

Различают полнопрофильные (обычные) и низкопрофильные (при дисплазии вертлужной впадины) цементные чашки эндопротезов. В зависимости от формы чашки цементной фиксации подразделяют на классические, классические модифицированные с фланцем, классические чашки низкопрофильные, цементные чашки с эксцентричной ямкой под головку.

Традиционно полиэтиленовая ацетабулярная чашка эндопротеза фиксируется в подготовленном костном ложе при помощи костного цемента. Поскольку полиметилметакрилат (ПММА) не является клеем, фиксация достигается за счет проникновения цемента в поры губчатой костной ткани и неровности полиэтилена, Поэтому, если внутренняя стенка вертлужной впадины гладкая, необходимо предусмотреть формирование специальных каналов и отверстий. Полиэтиленовая чашка, в свою очередь, должна иметь по наружной поверхности желоба достаточной глубины и ширины для фиксации цемента. Как правило, они имеют прямоугольную форму и связаны друг с другом, что способствует прочному связыванию цемента. Наклон края полиэтиленовой чашки в сторону выемки для головки обеспечивает большую стабильность сустава. В 80-х годах был разработан новый дизайн полиэтиленовой чашки эндопротеза, впрессованной в металлическую оболочку с пористым покрытием для лучшей фиксации цемента. Экспериментальные исследования методом конечных элементов показали более равномерное распределение напряжения на цемент и вертлужную впадину. Однако последующие клинические наблюдения не выявили существенных преимуществ этого типа чашек.

Головки эндопротеза производят из нержавеющей стали, сплава кобальт-хрома, циркониевой и алюминиевой керамики, сплава титана. Диаметр головок составляет 22, 26, 28 и 32 мм. С внедрением поперечно-связанного полиэтилена появилась возможность использования головок большего диаметра. Головку устанавливают на конус бедренного компонента, который выполнен по принципу конуса Морзе. Головки диаметра 22 мм позволяют применять более толстый полиэтиленовый вкладыш, способствуют уменьшению объемного износа полиэтилена, распределению сил через всю сферу головки на чашку, но при этом создают большее контактное давление на чашку и имеют более высокий уровень риска вывиха головки.

Исходя из данных клинической практики, головки эндопротезов диаметром 22 мм целесообразно имплантировать пациентам, у которых размеры вертлужного компонента находятся в интервале от 44 до 46 мм, а головки диаметром 32 мм — больным, у которых размеры чашек варьируют в интервале от 58 мм и более. Чаще находят применение головки диаметром 28 мм.

Применение пары трения металл-металл позволило значительно чаще применять головки больших размеров — от 36 мм и более. Увеличение диаметра головки эндопротеза

позволяет повысить стабильность в искусственном суставе без существенного увеличения линейного и объемного износа.

Бедренный компонент эндопротеза

Бедренные компоненты эндопротезов изготавливают из сплавов Со-Cr-Мо, нержавеющей медицинской стали, сплавов титана. Философия построения ножек идет по пути максимального сближения модуля упругости искусственного материала и костной ткани.

Бедренные компоненты эндопротеза

[1]

тазобедренного сустава бывают бесцементной и цементной фиксации.

По уровню фиксации бесцементные бедренные компоненты разделяют на конструкции с проксимальной фиксацией (Mayo Conservative Hip, Zimmer; Proxirna, DePuy), дистальной (ревизионные ножки) и комбинированной.

Наиболее часто применяются бедренные компоненты эндопротезов комбинированной фиксации. По форме выделяют цилиндрические ножки (AML, DePuy; Versys Beaded Midcoat, Versys Fiber Metal Midcoat, Zimmer) и клиновидные. Последние, в свою очередь, подразделяют на клиновидные прямые (Spotorno, Versys ЕТ), клиновидные с прямоугольным сечением (Zweymuller), клиновидные ножки, изогнутые в проксимальном отделе (Muller) и конические (Wagner).

Для обеспечения вторичной (биологической) фиксации ножки имеют неровную поверхность, желоба или выступы. Шероховатость достигается корундированием (пескоструйной обработкой). Этот тип обработки характерен для клиновидных ножек. Более выраженная пористость достигается специальными покрытиями из шариков, мелкой проволоки, плазменным напылением металла.

Цементные ножки эндопротезов, как правило, изготавливают из кобальт-хромового сплава или стали. Это обусловлено тем, что эти материалы имеют большую жесткость и не разрушают цементную мантию.

По форме выделяют изогнутые ножки, повторяющие форму костного канала (Charnley, Muller) и прямые клиновидные (типа Exeter, СРТ).

По структуре поверхности различают полированные и шероховатые ножки. Первый вариант обработки имеет преимущество, так как при этом сохраняются микродвижения на границе цемент-металл, и уменьшается нагрузка на соединение цемента с костью.

[3]

Центраторы и пробки

В цементном эндопротезировании часто применяют центраторы, которые позволяют правильно устанавливать ножку и обеспечивают формирование равномерной цементной мантии.

Перед установкой ножки в дистальный отдел канала бедренной кости вводят пробку-заглушку (специальную пластиковую или изготовленную из губчатой кости), которая препятствует дальнейшему прохождению костного цемента и создает необходимые условия для компрессии костного цемента при введении ножки эндопротеза.

Р.М. Тихилов, В.М. Шаповалов
РНИИТО им. Р.Р. Вредена, СПб

Эндопротезирование тазобедренного сустава у молодых пациентов

Под нашим наблюдением находилось 51 больной моложе 30 лет, которым выполнено первичное эндопротезирование тазобедренного сустава. Показаниями к операции были: диспластический коксартроз, врожденный вывих головки бедренной кости, асептический некроз головки бедренной кости, последствия травм головки и шейки бедренной кости больных. Клиническо — функциональные результаты лечения больных молодого возраста с патологией тазобедренного сустава в сроки от 1 года до 5 лет, которым выполнено первичное эндопротезирование показали, что отличный и хороший результат в указанные выше сроки отмечен у 89,7% больных, удовлетворительный у 10,3% больных. Неудовлетворительных результатов в раннем послеоперационном периоде и в срок до 5 лет не отмечено.

Under our supervision was 51 patients 30 years by which it is executed primary endoprothesis hyp a joint are younger. Indications to operation were: displastic cocsarthrosis , a congenital dislocation of a head of a femur, aseptic некроз heads of a femur, a consequence of traumas of a head and nec a femur of patients. Clinikal — functional results of treatment of patients of young age with a pathology hyp a joint in terms from 1 year till 5 years by which it is executed primary endopronhesis have shown, the excellent and good result in the terms specified above is noted at 89,7 % of patients, satisfactory at 10,3 % of patients. Unsatisfactory results in the early postoperative period and till 5 years it is noted.
Keywords: hip a joint, endoprothesis, young patients.

В большинстве случаев тяжелые заболевания и травмы тазобедренного сустава – удел пациентов старших возрастных групп. Операции эндопротезирования чаще выполняются в пожилом возрасте (3,6). Однако в последнее время контингент больных, которым ставятся показания к замене тазобедренного сустава, значительно молодеет (1,10). Появляются публикации об эндопротезировании тазобедренного сустава у пациентов моложе 18 лет (2,8,9). Однако большинство авторов сдержанно относятся к эндопротезированию у молодых Общеизвестно, что «срок жизни эндопротеза» ограничен, а у молодого пациента, ведущего достаточно активный образ жизни, – в особенности. Таким образом, можно прогнозировать, что у больного, которому первичное эндопротезирование выполнено в 18 – 20 лет, к 40 – 50 годам возникнет ситуация, при которой очередное ревизионное вмешательство будет крайне проблемно, из – за невозможности фиксации вертлужного или бедренного компонентов (5, 7,11,12). В связи с этим проблема эндопротезирования тазобедренного сустава у молодых пациентов безусловно актуальна и неоднозначна в решении.

Читайте так же:  Хроническая нестабильность голеностопного сустава
Цель исследования.

Изучить результаты эндопротезирования тазобедренного сустава у больных моложе 30 лет.

Материалы и методы.

Под нашим наблюдением находилось 51 больной моложе 30 лет, которым выполнено первичное эндопротезирование тазобедренного сустава. Мужчин — 26, женщин — 25. Пациентов от 18 до 20 лет – 4 (7,8% от всех оперированных молодого возраста); от 21 до 25 лет – 14, соответственно 27,5%, и от 26 до 30 лет – 33 пациента (64,7%).

Показаниями к операции были: диспластический коксартроз — 22 больных, в т.ч. пациентов после устранения врожденного вывиха головки бедренной кости – 9, асептический некроз головки бедренной кости – 17, последствия травм головки и шейки бедренной кости – 12 больных. Из 22 пациентов с диспластическим коксартрозом, развившимся в связи с различной врожденной патологией тазобедренного сустава, 16 – ти в возрасте от 3 лет до 21 года было выполнено от одной до трех операций на тазобедренном суставе или проксимальном отделе бедренной кости. Это были различные виды корригирующих остеотомий бедренной кости, костей таза, операции на вертлужной впадине. Целью этих операций было уменьшение дефицита покрытия головки бедренной кости и уменьшение нагрузки на тазобедренный сустав в целом. В группе больных с диспластическим коксартрозом дисплазия вертлужной впадины имела место у 17 пациентов (60,7%), дисплазия проксимального отдела бедренной кости у 5 больных (17,9%) и в 7 случаях (21,4%) – дисплазия носила комбинированный характер.

Из 9 больных с врожденными вывихами головки бедренной кости бедренной кости пятеро в раннем детском возрасте перенесли операцию – открытое устранение вывиха, а четверым пациентам вывих вправлялся консервативными методами. При обследовании перед эндопротезированием тазобедренного сустава у пациентов с врожденным вывихом головки установлено, что у 6 – ти пациентов этой группы (66,7%) дефицит покрытия головки составил от 40 до 60%, а у 2 – х отмечался полный вывих головки.

Двенадцати пострадавшим с последствиями травм тазобедренного сустава выполнено тотальное эндопротезирование в срок от 6 мес. до 4 лет после травмы. Восьмерым больным этой группы выполнялись различные виды остеосинтеза, однако последний был несостоятельным. У них диагностированы ложные суставы, асептические некрозы головки бедренной кости и посттравматический коксартроз различной степени выраженности. Четверо пациентов получили сочетанные и множественные повреждения (в основном тяжелую нейротравму) и не были оперированы сразу в связи с тяжелым общим состоянием.

Семнадцать пациентов с асептическим некрозом головки бедренной кости были мужчины в возрасте от 22 до 30 лет. У 9 больных этой группы отмечены признаки вторичного коксартроза 1- 3 ст. (по Kelgren, 1956) Характерно, что у 11 пациентов этой группы (64,7%) имели отягощенный анамнез. Так, семь больных на протяжении длительного периода употребляли различные наркотические препараты, четверо из них были больны гепатитом B, а один ВИЧ – инфицирован. Еще трое молодых людей с асептическим некрозом головки бедренной кости во время службы в армии имели контакты с компонентами ракетных топлив (в частности — гептилом). Таким образом, у большинства пациентов этой группы заболевание, по — видимому, было связано с хроническим токсическим воздействием различных вредных веществ или же развилось на фоне хронических инфекционных процессов.

В качестве имплантов для эндопротезирования использовались тотальные эндопротезы тазобедренного сустава бесцесментной и гибридной фиксации. Эндопротезы фирмы Zimmer (США) использованы в 36 случаях, что составило 70,6% от всех оперированных, фирмы De Pue (США) в 8 случаях (15,7%), Seraver (Франция) – у 4 оперированных (7,8%), и ЭСИ (Россия) имплантированы у 3 пациентов (5,9%). Бесцементная фиксация компонентов суставов использовалась при 37 операциях (72,5%), гибридная – у 14 пациентов (27,5%). При дефектах стенок вертлужной впадины и иных проблемах, связанных с установкой вертлужного компонента, использовалась костная аутопластика крыши вертлужной впадины (2 операции), цементная пластика с каркасом из спонгиозных шурупов (2 операции) и укрепляющие кольца Мюллера использованы при 3-х операциях.

Результаты и обсуждение.

Анализу были подвергнуты данные клинико-рентгенологического обследования 39 пациентов, оперированных в срок от 1 года до 5 лет. В анализируемую группу вошли 21 женщина и 18 мужчин. По поводу диспластического коксартроза оперировано 18 пациента, с асептическим некрозом головки бедренной кости было 13 человек, последствиями травм головки и шейки бедренной кости – 8. Бесцементная фиксация имплантов использована в 29 случаях, гибридная — у 10 пациентов. Клиническая оценка результатов лечения проводилась по оценочной шкале Харриса (табл. 1) для тазобедренного сустава (Harris W.H., 1969).

Видео (кликните для воспроизведения).

Табл. 1
Результаты лечения больных после первичного эндопротезирования тазобедренного сустава по Харрису (абс. числа/%)

Источники


  1. Уорралл, Дженнифер Артрит и другие болезни суставов. Все, что нужно знать / Дженнифер Уорралл. — М. : АСТ, Астрель, 2006. — 231 c.

  2. Ржевская, Ж. А. Артриты и артрозы. Диагностика, профилактика, лечение / Ж. А. Ржевская, Е. А. Романова. — М. : Мир Книги Ритейл, 2011. — 160 c.

  3. Псориаз и псориатический артрит / В. А. Молочков и др. — М. : КМК, Авторская академия, 2007. — 332 c.
  4. Вельяминов, Н. А. Учение о болезнях суставов с клинической точки зрения / Н. А. Вельяминов. — М. : Государственное издательство, 2011. — 434 c.
  5. Заболевания нервной системы при дегенеративных процессах позвоночника: моногр. / А. Д. Динабург и др. — М. : Здоровь’я, 2016. — 388 c.
Тазобедренные суставы бесцементной фиксации
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here