Цементный протез тазобедренного сустава

Биполярный эндопротез тазобедренного сустава: что это и для кого

Идея низкофрикционной артропластики, положенная в основу создания биполярного эндопротеза принадлежит Д. Чанли (1979 г). Смысл разработки был в увеличении срока службы имплантатов и расширении диапазона движения замененного сустава. В 1974 году была проведена первая операция с использованием такого имплантата.

Описание и особенности имплантирования

Система представляет собой однополюсный протез с двойным узлом движения в головке. Нечто среднее между однополюсным и полным имплантатом. Обычные тазобедренные эндопротезы состоят из двух компонентов: вертлужная чаша, жестко фиксируемая, и ножка с головкой.

При установке выскребается хрящ из вертлужной впадины. В нее устанавливается чаша либо на цементе, либо по технологии пресс-фит. Имплантат вращается в этой полусфере, что нередко сопровождается вывихами. Установка же биполярного имплантата не требует удаления хряща, «родная» вертлужная впадина сохраняется в неизменном виде.

Основная особенность в двухслойной головке: во внешней полусфере находится внутренняя полная, между ними слой пластика, чтобы обеспечить легкую подвижность без лишнего трения. Таким образом движение обеспечивается за счет независимого вращения сфер друг относительно друга. Причем внешняя полусфера адаптируется к биомеханике пациента и при минимальном движении может оставаться в статическом положении, а внутренняя будет отражать малейшую амплитуду.

  • первым этапом вертлужная чаша скользит по здоровому хрящу вертлужной впадины;
  • затем происходит движение между внутренней и внешней сферами.

Биполярный эндопротез тазобедренного сустава может быть изготовлен из нержавеющей стали, сплава кобальт-хрома, циркониевой или алюминиевой керамики. Внешняя часть соответствует по размеру вертлужной впадине. Внутренняя стандартная сфера имеет диаметр 28 или 32 мм.

Техника протезирования

Операция по установке имплантата состоит из следующих этапов:

  1. Пациент находится в положении лежа на боку под общей анестезией. Выполняется разрез в задней трети бедра длиной от 12 до 17 см. При этом малая и средняя ягодичные мышцы остаются нетронутыми, что для пожилых людей крайне важно при восстановлении подвижности.
    При рассечении суставной капсулы обнаруживается место перелома шейки.
  2. Поврежденный элемент извлекают из вертлужной впадины с помощью специального штопора.
  3. Измеряется извлеченная головка с помощью шаблона. Далее подбирается соответствующий протез.
  4. Затем убирается сломанная часть бедренной шейки, причем по тому же профилю, как у шейки имплантата.
  5. Рашпилями готовят канал в полости кости для установки ножки протеза.
  6. Обычно используется цементная фиксация. После того, как цемент застыл, ложечкой специальной формы вправляют головку во впадину.
  7. Производится ушивание капсулы сустава во избежание вывихов.

Процедура относительно простая. Проводится быстро, поэтому не требуется введения больному больших доз анестезии. Вставать на ноги пациенту можно уже на следующий день, дренажи из раны убирают по истечении 48 часов.

Преимущества и противопоказания

Преимущества биполярного эндопротезирования:

  • сокращается время оперативного вмешательства и кровопотеря. Длительность около получаса;
  • максимально быстрая реабилитация;
  • технически выполняется проще, чем протезирование другими видами имплантатов, меньшая стоимость манипуляции;
  • большинство производителей предлагают протезы со съемными головками, что упрощает задачу подбора имплантата под каждого конкретного пациента, а также упрощает задачу ревизионной операции;
  • больший срок службы протеза (зависит от того, насколько точно подобрана внешняя полусфера под размер вертлужной впадины, а также от прочности ножки и надежности ее фиксации в кости).

Противопоказания к установке биполярного протеза:

  • перелом вертлужной впадины или ее дисплазия;
  • перелом бедренной кости с вывихом и последовавшая импрессия впадины;
  • косая линия крыши вертлужной впадины, приведшая к разбалансированности сустава.

Бесцементная фиксация эндопротеза

Эндопротезы этого класса имеют запчасти (чашку и ножку) с особым пористым покрытием или специальными каналами. Ножка бесцементного протеза может иметь напыление из титана. После их установки, спустя какое-то время реабилитации, кость прорастает в эндопротез, обеспечивая надежное слияние организма с имплантатом.

Бесцементный протез фиксируется методом вколачивания в кость (система press-fit). Этот метод предпочтителен для операций у молодых пациентов, так как их организм легче адаптируется к инородному телу и процесс регенерации проходит быстрее. И даже если потребуется плановая замена сустава уже в пожилом возрасте, повторная операция с бесцементным протезом происходит легче и успешнее.

Производители

Биполярные тазобедренные эндопротезы на сегодняшний день представлены широким кругом производителей.

Цементный или бесцементный протез тазобедренного сустава?

При тотальном эндопротезировании, когда сустав бедренной кости полностью заменяется на искусственный имплант, элементы протеза фиксируются в организме с помощью специального полимерного цемента или же без него.

Эндопротез цементной фиксации

Этот тип эндопротеза чаще используют при проведении операций у пожилых пациентов. В этом возрасте плотность и прочность костей максимально снижена, следовательно, искусственный имплант необходимо надежно зафиксировать сразу же на начальном этапе.

Для этого применяется особая разновидность костного цемента из полимера. Ножка цементного эндопротеза имеет гладкую отполированную поверхность, она не контактирует с костной тканью, а устанавливается непосредственно в цемент. Благодаря гладкой поверхности она надежно сцепляется с цементом и не разрушает его, когда сустав двигается.

Как выбрать эндопротез тазобедренного сустава?

Хирурги-ортопеды Уральского центра эндопротезирования помогут сделать правильный выбор, учитывая индивидуальные особенности каждого пациента.

Цементный или бесцементный эндопротез тазобедренного сустава?

Отличие цементных и бесцементных моделей эндопротезов тазобедренного сустава заключается в принципе их фиксации. Бесцементные компоненты эндопротеза покрыты пористым или гидроксиапатитовым покрытием, устанавливаются в кость по методу «плотной посадки» и впоследствии кость врастает в поверхность импланта. Цементные эндопротезы фиксируются в кости специальным полимерным цементом, изготовленным из полиметилметакрилата.

Цементные и бесцементные компоненты эндопротеза тазобедренного сустава отличаются. Цементные ножки эндопротеза гладкие, а бесцементные – шероховатые. Цементные чашки изготавливаются из высокомолекулярного поперечно-связанного медицинского полиэтилена, а бесцементные делают из металлических сплавов с шероховатой наружной частью. Подробнее о том, какие бывают компонентны эндопротеза тазобедренного сустава вы можете прочитать в отдельной статье на нашем сайте (щелкните мышкой, чтобы перейти к этой статье).

Есть два компонента эндопротеза тазобедренного сустава, которые фиксируются к кости – ножка и чашка. Оба эти компонента могут быть цементными или бесцементными. Если один из них цементный, а другой – бесцементный, то такой эндопротез называют гибридным или реверс-гибридным.

Что такое костный цемент?

Костный цемент используется в медицине уже более 50 лет, и он находит себе применение не только в эндопротезировании для фиксации компонентов эндопротеза к кости, но и в других специальностях (для пластики тел позвонков, в стоматологии и т.д.). Костный цемент заполняет пространство между эндопротезом и костью и формирует эластичную зону, которая работает не только как амортизатор, поглощающий удары, но и равномерно распределяет нагрузку по всей кости, окружающей эндопротез. Равномерное распределение нагрузки от эндопротеза к кости особенно важно для ножки эндопротеза тазобедренного сустава, которая, как правило, имеет неидеальную адаптацию своей формы к форме канала бедренной кости, что приводит к появлению зон повышенной и сниженной нагрузки (неравномерное распределение сил).

Читайте так же:  Резекция тела гоффа коленного сустава

Костный цемент по своей химической сути является плексигласом, или, точнее, полиметилметакрилатом. Иногда костный цемент называют акриловым цементом. Впервые полиметилметакрилат в медицине применили в 1940-х годах для заполнения дефекта костей лицевого черепа. Оказалось, что полиметилметакрилат прекрасно уживается с тканями человека (тканевая совместимость), другими словами, ученые наконец-то нашли материал, который можно успешно использовать в костной хирургии, а ведь попытки найти такой материал велись еще в конце 19 века.

В настоящее время в мире ежегодно выполняется несколько миллионов цементных эндопротезирований суставов и такой способ фиксации эндопротеза очень надежен, а сама конструкция – долговечна.

Костный цемент, который используется для эндопротезирования тазобедренного сустава, поставляется в коробке, внутри которой есть пакетик с порошком (преполимеризованный полиметилметакрилат в смеси с аморфным порошком-инициатором) и ампула с жидкостью (метилметакрилат мономер, стабилизатор, ингибитор).

Две дозы костного цемента: ампулы с жидкостью (метилметакрилат мономер, стабилизатор, ингибитор) и порошок, высыпанный из двух пакетов (преполимеризованный полиметилметакрилат в смеси с аморфным порошком-инициатором)

На операции жидкость из ампулы выливают в порошок и перемешивают, после чего начинается процесс полимеризации – цемент сначала становится жидким, как тесто, а через 5-8 минут он твердеет. На ощупь затвердевший цемент напоминает камень, но в опытах с большой нагрузкой он ведет себя как твердая резина, т.е. обладает свойствами эластичности, амортизируя нагрузки.

Костные цементы различаются по вязкости (низкая, средняя и высокая).

Во время полимеризации костный цемент разогревается, причем чем толще слой цемента, тем выше эта температура. В эксперименте температура полимеризации достигает 120-140 градусов, но в теле человека она обычно повышается до 70-80 градусов за счет того, что толщина цементной мантии редко превышает 5 мм и, кроме того, цемент охлаждает кровь.

Важной особенностью костного цемента является то, что в него до полимеризации можно добавить порошок антибиотика, который в некоторых случаях снижает вероятность развития инфекционных осложнений.

Костный цемент выпускают те же фирмы, что и эндопротезы тазобедренного сустава (Zimmer, DePuy, Stryker, Smith&Nephew, Biomet, Aesculap и др.).

Крайне редко в процессе полимеризации цемента в организме может возникнуть грозное осложнение – синдром имплантации костного цемента, который проявляется в резком падении артериального давления, аритмии. К счастью, вероятность этого осложнения очень мала и по научным данным составляет 0,06-0,1%. Подробнее об этой проблеме интересующиеся могут почитать в статье Британского Журнала Анестезии.

Какой эндопротез тазобедренного сустава лучше? Цементный или бесцементный?

Сейчас, к сожалению даже от многих хирургов можно услышать, что цементный эндопротез это плохо, а бесцементный – хорошо. На самом деле это не так. Цементные и бесцементные эндопротезы тазобедренного сустава неодинаковы, и каждый из ниж имеет свои плюсы и минусы. И если хирург говорит о том, что цементный эндопротез это плохо, то он либо лукавит, либо вообще не разбирается в эндопртезах. Во-первых, цементное и бесцементное эндопротезирование тазобедренного сустава зарождалось, формировалось и совершенстовалось практически обособленно друг от друга, цементное эндопротезирование преобладает в Европе (особенно Швеция, Норвегия, Великобритания), а бесцементное преобладает в США. В последние 10-15 лет эти шкаолы эндопротезирования смешиваются и в в Европе стали активнее использовать бесцементное эндопротезирование, а в США – цементное.

Например, в Швеции в 2005 году более 90% всех эндопротезирований тазобедренного сустава выполняется с использованием костного цемента, а в 2009 – более 80%. В Великобритании сейчас около 70% устанавливаемых эндопротезов являются цементными, и только 30% — бесцементными.

Согласитесь, что если в Великобритании и в Швеции цементное эндопротезирование используется так часто, то, скорее всего, оно не так уж и плохо, и не стоит так ругать цементные эндопротезы и думать что они плохие.

Данные шведского регистра эндопротезирования, который ведется с 1967 года. Используются цементные, бесцементные эндопротезы, гибридные (цементная ножка и бесцементная чашка), реверс-гибридные (цементная чашки и бесцементная ножка) и поверхностное (замена только части головки бедренной кости с сохранением шейки бедренной кости).

Еще раз повторимся, что у цементных и бесцементных эндопротезов есть свои сильные и слабые стороны, свои плюсы и минусы, и выбирать цементный или бесцементный эндопротез стоит индивидуально.

Возраст. Чем старше пациент, тем более предпочтительно цементное эндопротезирование. С возрастом прочность кости постепенно снижается (появляется остеопороз), и в таком случае лучше цементная фиксация.Четких границ, которые бы говорили о том, что, например, всем старше 60 лет нужно цементное эндопротезирование, не существует. В некоторых случаях цементный эндопротез будет оптимальным и у 40-летнего, а в другом случае и в возрасте 80 лет может подойти бесцементный эндопротез.

Пол. Прочность кости сильнее снижается у женщин из-за послеменопаузального остеопороза, поэтому цементный эндопротез предпочтителен женщинам после менопаузы. С другой стороны, если эндопротезирование выполняется на фоне артроза, то как правило, плоность кости в таком случае наоборот повышена.

Форма канала бедренной кости. Чем шире канал и чем тоньше стенки бедренной кости, тем более предпочтительно цементное эндопротезирование.

Чаще цементное эндопротезирование выполняется при переломах шейки бедра у пожилых, еще более оно актуально при несросшихся переломах шейки бедренной кости, незаменимо цементное эндопротезирование и в том случае, если оно выполняется на фоне инфекционных процессов, например, после остеомиелита (гнойного поражения кости), так как в цемент можно добавить антибиотик.

Три типа формы канала бедренной кости и качества стенок. Тип А- узкий канал с толстыми стенками («бутылка шампанского»), тип В – широкий канал и средние по толщине стенки. Тип С – тонкие, хрупкие стенки и широкий канал. Цементный протез предпочтителен при типе С.

Конечно же, определять предпочтительный способ фиксации (цементный или бесцементный) в каждом индивидуальном случае должен врач.

Плюсы

Минусы

Цементный

эндопротез

  • Дешев;
  • Меньше стресс-шилдинг, равномернее распределяет нагрузку;
  • Меньше риск перелома кости;
  • В цемент может быть добавлен антибиотик для профилактики осложнений;
  • Лучше подходит к деформированной бедренной кости.
  • Нет вариантов выбора пары трения – только металл-полиэтилен;
  • Сложнее выполнять ревизионные операции.

Бесцементный

эндопротез

  • Есть возможность выбрать пару трения;
  • Легче выполнять ревизионные операции;
  • Теоретически более долговечен за счет врастания кости.
  • Дорог;
  • Больше стресс-шилдинг;
  • Больше риск перелома кости при операции;
  • Риск недопогружения чашки.
  • Больше вероятность инфекционных осложнений у пациентов с факторами риска (ревматоидный артрит, сахарный диабет, анемия и др.)

Автор статьи – кандидат медицинских наук Середа Андрей Петрович

У Вас появились вопросы

Напишите, я обязательно отвечу

Отзывы

Всем здравствуйте . хочу поблагодарить Андрея Юрьевича за проведенную операцию по протезированию тазобедренных суставов . Все было проведено на высочайшем уровне после операции я через месяц вышел на работу а работаю я спасателем . Прошло уже два года после операций веду полный активный образ жизни занимаюсь спортом не ощущаю что у меня стоят протезы . спасибо вам Андрей Юрьевич огромное .

Читайте так же:  Где можно сделать рентген тазобедренного сустава платно

Назначение

Биполярное протезирование показано при медиальных переломах шейки бедра, переломовывихах у лиц старше 70 лет.

Еще совсем недавно диагноз «перелом шейки бедра» у пожилого человека означал практически приговор: медленное угасание из-за отсутствия подвижности и пролежней. На операции решались нечасто, что вполне обоснованно: в преклонном возрасте очень тяжело переносится анестезия, часты случаи отторжения имплантатов, очень длительный восстановительный период.

В настоящее время ситуация изменилась с приходом на рынок ортопедии биполярных головок для тазобедренных эндопротезов. Протезирование однополюсным биполярным имплантатом спасает жизни сотням пожилых людей.

Есть один существенный минус – повышенный износ собственного хряща вертлужной впадины из-за трения протеза. Поэтому при появлении серьезных болевых симптомов проводится ревизионная операция, при которой удаляется внешняя полусфера сборного имплантата и устанавливается искусственная вертлужная впадина (как при тотальном эндопротезировании).

Очевидно, что для молодых и активных людей такой протез не совсем подходит. Но у пожилых двигательная активность значительно ниже, поэтому такой вид протезирования для них вполне приемлем и часто долго и исправно служит без замены.

Сертификаты

Квалифицированный врач ортопед обладает профессиональными знаниями по оказанию первой медицинской помощи при повреждениях и заболеваниях опорно-двигательного аппарата. А также травматолог-ортопед использует в своей работе современные методики обеспечения неподвижного состояния переломов.

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.

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.

Видео (кликните для воспроизведения).

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.

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.

Головка эндопротеза

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 тазобедренного сустава бывают бесцементной и цементной фиксации.

Читайте так же:  Нестабильность коленного сустава операция

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.

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

Какой эндопротез тазобедренного сустава самый лучший? Как выбрать эндопротез тазобедренного сустава?

Сейчас мы подробно поговорим о том, какие вообще существуют эндопротезы тазобедренного сустава, и попытаемся дать ответ на непростой вопрос:

«Какой эндопротез тазобедренного сустава самый лучший?»

В современном мире в интернете, казалось бы, можно найти ответ на любой вопрос, и многие люди, подходя к ответственному решению об операции эндопротезирования тазобедренного сустава, пытаются найти информацию о существующих типах, марках и моделях эндопротезов. Поэтому на консультациях очень часто мы, врачи, занимающиеся эндопротезированием, слышим утверждения от пациентов:

  • «Я читал (читала), что самый лучший эндопротез – керамический (с керамической парой трения)».
  • «Цементный протез – это плохо, самый лучший – бесцементный».
  • «Хорошие эндопротезы делают в Германии (Швейцарии, США, Великобритании и т.д.)».

Если бы все было так просто, то уже давно бы появился «немецкий керамический бесцементный эндопротез», который бы был самым лучшим, а все остальные бы прекратили свое существование.

Итак, во-первых, самого лучшего эндопротеза не существует.

Во-вторых, конечно же, существует много разных эндопротезов, и какие-то из них лучше, а другие… лучше в чем-то другом. При одном маленьком условии – если мы говорим об эндопротезах известных фирм-производителей с мировым именем.

В целом можно сказать, что существуют более дорогие модели эндопротезов и более дешевые. Но опять же это не означает, что дорогие модели лучше. Конечно же, выпуская новую модель эндопротеза, фирма-производитель вынужденно делает ее дороже, чем предыдущие модели, ведь разработка нового имплантата требует значительных денежных трат на исследовательскую работу, модернизацию производственных линий, маркетинг и т.д. Новые модели эндопротезов учитывают недостатки предыдущих поколений, и, вероятно, современные модели будут более долговечными и надежными.

С другой стороны, не всегда нововведения в конструкциях эндопротезов оказываются благом. Здесь уместно упомянуть о фирме DePuy, принадлежащей концерну Johnson&Johnson. Эта всемирно известная фирма, существующая более 100 лет, выпустила новую чашку (вертлужный компонент) для эндопротезирования тазобедренного сустава под названием ASR в июле 2003 года. Однако по данным регистра эндопротезирования Великобритании, оказалось, что эта чашка дает неприемлемо высокий процент неудовлетворительных исходов (около 4% установленных эндопротезов потребовали замены в течение 2 лет). Аналогичные цифры показали и регистры других стран (3-8%). В связи с этим в августе 2010 года фирма DePuy приняла решение об «отзыве» чашек ASR и прекратила их реализацию. К этому моменту по всему миру уже было установлено около 93 тысяч таких чашек. При этом чашка ASR использовала модную и высокотехнологичную пару трения металл-металл. Подробнее об истории с чашками ASR фирмы DePuy вы можете почитать в статье британского медицинского журнала (BMJ).

Стоит отметить, что история с чашками ASR фирмы DePuy не единственная в своем роде. В середине 1990-х годов фирма 3M «отзывала» чашку Capital Hip. Такие ситуации подчеркивают честность и порядочность фирм-производителей по отношению к своим клиентам (наших пациентам). Здесь можно провести аналогию с автомобилями: всемирно признанные производители (Тойота, Ниссан, Мерседес-Бенц, Митсубиси, Форд и т.д.) периодически производят отзыв своей продукции по поводу той или иной технологической недоработки, а местечковые автомобильные заводы, производящие некачественные автомобили, не делают отзывов никогда. А ведь качество автомобиля – это безопасность и, порою, жизнь людей.

Так что не всегда новое – самое лучшее. Опять же приведем в пример фирму DePuy, чтобы у читателя не возникло ощущения о том, что это «плохая» фирма. С 1986 года эта фирма выпускает ножку эндопротеза тазобедренного Corail с гидроксиапатитовым покрытием. С тех пор реализовано более 700 тысяч таких ножек в 75 странах и они до сих пор пользуются популярностью у врачей, занимающихся эндопротезированием тазобедренного сустава. По данным регистров Австралии и Великобритании в 2010 году ножка Corail устанавливалась чаще, чем любая другая бесцементная!

Но, тем не менее, технологический процесс производства эндопротезов тазобедренного сустава не стоит на месте и новые модели, учитывающие недостатки предыдущих, как правило, все-таки лучше.

В-четвертых, если существует много разных моделей эндопротезов, значит это кому-нибудь нужно. Кому-то лучше всего подойдет один тип эндопротеза, а кому-то – другой. Так что, опять же, лучше всего оставить выбор модели эндопротеза профессионалу. Но как найти его, своего врача? Есть хорошая пословица: «Качество игры гроссмейстера зависит от количества сыгранных партий». Действительно, как правило, лучше оперирует тот хирург, который оперирует много. Считаются опытными пожилые хирурги, и это правильно, но возраст хирурга не всегда указывает на его большой опыт именно в эндопротезировании тазобедренного сустава. В нашей стране много 30-летних хирургов, которые ежедневно оперируют по 3-5 тазобедренных суставов, накапливая в своем активе по многу сотен эндопротезирований тазобедренного сустава в год, что является прекрасным показателем по мировым меркам: в мире считается опытным хирург, который выполняет более 50 эндопротезирований тазобедренного сустава в год. Если ежегодное число операций меньше, то такого хирурга будут считать «вечно обучающимся» вне зависимости от того, сколько ему лет: 30, 40, 50, 60 или даже 70.

Когда на международных конференциях мы общаемся с нашими зарубежными коллегами и говорим им о том, что в нашей стране существует несколько центров, где выполняют больше одной тысячи операций эндопротезирования в год, то у многих из них на лицах появляется искреннее удивление и уважение. Ведь в подавляющем большинстве европейских и американских клиник в год выполняется 200-300 эндопротезирований в год. Такая уникальная ситуация в нашей стране сложилась благодаря системе высокотехнологичной медицинской помощи, когда эндопротезирование, финансируемое федеральным бюджетом, сосредоточено в нескольких клиниках, центрах травматологии и ортопедии. Так что во многом уже следует признать неверным и устаревшим утверждение о том, что хорошие хирурги заграницей. В России много своих талантливых хирургов, обладающих порой много большим опытом, чем зарубежные коллеги.

Читайте так же:  Замена тазобедренного сустава реабилитация после операции отзывы

Этого нельзя сказать о самих эндопротезах. К сожалению, отечественные технологии и ряд других порой непреодолимых факторов не позволяют добиться того качества эндопротезов и инструментов, которые нужны пациенту и его хирургу. Так что в выборе самого эндопротеза на сегодняшний день и на ближайшие несколько лет придется доверять только иностранным производителям.

Но вернемся к выбору своего хирурга. Мы выяснили, что правильный тот хирург, который оперирует много. Но может получиться так, что даже много оперирующий хирург не стремится изучать современные научные публикации по эндопротезированию тазобедренного сустава, не интересуется опытом коллег и работает «по накатанной», не стремясь совершенствоваться. К сожалению, такие хирурги тоже встречаются и, наверное, это не самый лучший и надежный вариант, хотя, несомненно, труд таких хирургов помогает многим и многим пациентам.

Есть еще один момент. Результат эндопротезирования определяется не только качеством самой операции, но и соблюдением правил реабилитации. После операции у пациента всегда возникают те или иные вопросы: Почему отекает нога? Как долго может повышаться температура? Когда можно водить машину? Когда можно пойти в баню? и т.д. Представьте, что вам достался «хирург-бука», который, прекрасно оперируя, не любит отвечать на вопросы пациента, отмахиваясь или отвечая неполно. На многие эти и другие вопросы можно найти ответы на нашем сайте, но не все ситуации однотипны и максимально точный и правильный совет может дать только очный врач.

Итак, главное выбрать не эндопротез, а хирурга. Но и выбор хирурга не так прост, так что мы все же поговорим о том, какие бывают эндопротезы и чем они отличаются.

Фирмы производители

Как мы уже говорили, доверять следует производителям с мировым именем. Ниже представлена таблица с логотипами и ссылками на официальные сайты компаний, производящих наиболее качественные эндопротезы тазобедренного сустава, имеющие историю, производственные и научные ресурсы, являющиеся мировыми лидерами по объему продаж.

Название компании

Логотип компании

(щелкните мышкой, чтобы перейти на сайт фирмы производителя эндопротезов)

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.

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).

Читайте так же:  Боли в суставе правой ноги

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.

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.

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).

Видео (кликните для воспроизведения).

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.

Источники

Цементный протез тазобедренного сустава
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here