Эндопротез тазобедренного сустава: что подойдет именно вам

Вероятность вывиха головки эндопротеза тазобедренного сустава в зависимости от формы вкладыша бесцементной чашки

Вывих головки эндопротеза тазобедренного сустава является ранним осложнением послеоперационного периода. Вероятность появления этого осложнения зависит от многих хорошо известных факторов: ориентация компонентов эндопротеза, анатомичность доступа и техника ушивания, реабилитационный период. На наш взгляд, также немаловажное значение имеет конструкция вкладыша и его взаимодействие с головкой эндопротеза.

Нами проанализированы 286 случаев тотального бесцементного эндопротезирования тазобедренного сустава за 1,5 года. Мы разделили клинические случаи на группы, где использовались:

1. полнопрофильные вкладыши (с козырьком), диаметр головки 28 мм («Имплант-МТ», «Cerafit»);
2. стандартные вкладыши, диаметр головки 32 мм («Cerafit»);
3. стандартные вкладыши, диаметр головки 28 мм («Zimmen»);
4. стандартные вкладыши со скошенным краем внутреннего диаметра, головка 28 мм. («Cerafit» и «Smith & Nephew»).

К первой группе относилось 63 клинических случая («Имплант-МТ» - 59, «Cerafit» - 4); ко второй - 114; к третьей - 87; к четвертой - 22 («Cerafit» - 18 и «Smith & Nephew» - 4).

Все исследуемые клинические случая проводились из переднелатерального доступа по Хардингу Выполняли разрез от 10 до 20 см, в зависимости от тучности пациента, затем после рассечения фасции обнажалась область большого вертела. Часть средней ягодичной мышцы отсепаровывалась, выделялась спереди и Т-образно рассекалась капсула сустава. Головка бедра вывихивалась. Производилась резекция основания шейки бедренной кости под углом 45°, а затем сферическими фрезами обрабатывалась вертлужная впадина. Чашка фиксировалась по типу «press fit» с фиксацией на винтах по показаниям. Особое внимание уделялось удалению оссификатов, во избежание импиджмент-синдрома. Затем устанавливались ножка и головка эндопротеза с последующим вправлением и послойным ушиванием и дренированием раны.

Говоря о технической стороне операции, необходимо отметить, что полнопрофильные вкладыши с козырьком позволяли корректировать угол антеверсии вертлужного компонента, а также при дефиците глубины вертлужной впадины устанавливать чашку в более вертикальное положение.

По нашим результатам исследования, вывих головки эндопротеза в раннем послеоперационном периоде произошел у 4 пациентов, эндопротезы которых относились к 4-й группе, что внутри этой группы составило 18,2%.

Отдаленные результаты, в свою очередь, показали, что во всех четырех группах восстановление объема движений проходило одинаково без достоверных различий.

С учетом полученных данных мы пришли к следующим выводам:

1. Скошенность внутреннего диаметра вкладыша (4-я группа) не дает видимых преимуществ при восстановлении объема движений в послеоперационном периоде, а лишь повышает риск вывиха головки эндопротеза.
2. Полнопрофильность вкладыша (1-я группа) дает возможность хирургу во время операции исправить погрешность антеверсии.
3. Чем больше площадь соприкосновения вкладыша с головкой эндопротеза (1-3 группы), тем меньше вероятность ее вывиха.

Загородный Н.В., Макунин В.И., Банецкий М.В., Елкин Д.В., Пантелеева А.С, Фролов А.В.
Кафедра травматологии и ортопедии РУДН, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, ГКБ № 31, г. Москва

Изобретение относится к медицине и может быть использовано преимущественно при частичной замене сустава с сохранением естественной вертлужной впадины. Изобретение позволяет сберечь хрящ вертлужной впадины от усиленного износа при работе в паре трения с искусственными материалами небиологической природы. Головка содержит металлическую пробку с конусным отверстием под шейку и шар с отверстием под пробку. Шар выполнен из полимерного материала, отверстие в шаре и наружная поверхность пробки выполнены с резьбой для ввинчивания пробки в полость. Поверхностный слой полимера, образующий резьбовой профиль в полости шара, снабжен системой микропор, заполненных перед монтажом пробки жидким компонентом костного цемента. Поверхность резьбового профиля шара перед монтажом пробки покрыта порошковым компонентом костного цемента, при этом при монтаже пробки происходит смешение компонентов и затвердевание костного цемента. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области ортопедической техники и может быть использовано при эндопротезировании тазобедренного сустава после травм или заболеваний.

Во многих случаях операции эндопротезирования на тазобедренном суставе осуществляют с помощью так называемых однополюсных эндопротезов. Их применяют, если вертлужная впадина, являющаяся тазовым компонентом сустава, не повреждена, а дефекты сосредоточены в бедренной части сустава (например, при переломах шейки бедра). Проблема состоит в том, что технические материалы, используемые в узлах трения эндопротезов суставов, сильно изнашивают хрящ, покрывающий вертлужную впадину. Наименьшая скорость изнашивания хряща имеет место, когда он работает в паре с полимерным материалом. Разработано много конструкций однополюсных эндопротезов с использованием полимеров.

Эндопротез головки бедренной кости [Заявка 96.118.782/14 РФ, A 6 1F 2/36, заявл. 1996] состоит из собственно головки, в виде сегмента полой сферы, и ножки, имеющей сложную конструкцию в виде стержня с отверстием, который закрепляют в полости бедренной кости. Головку фиксируют на ножке с помощью винтов и специального гибкого элемента, расположенного в полости стержня.

Недостаток такой конструкции состоит в сложности замены изношенной или иным образом поврежденной головки при ревизионной операции.

Этот недостаток преодолен в конструкции модульного эндопротеза тазобедренного сустава [Патент 5.370.706 США, А 61 F 2/24, 1994], в котором головка, снабженная конусным отверстием, крепится на конусной шейке ножки. Применяемый в протезах Sulzer стандартный евроконус (12/14) на шейке ножки позволяет быстро и просто устанавливать на нее модульные головки любых производителей.

Однако выполнение головки из полимерного материала порождает при эксплуатации такого эндопротеза проблемы, связанные с ослаблением посадки головки на стандартной конусной шейке. Ходьба, стояние и другие виды нагружения прооперированной конечности вызывают оттеснение полимера в конусном отверстии полимерной головки, которое приобретает в поперечном сечении овальную форму.

Известные попытки решения этой проблемы приводят к значительному усложнению конструкции эндопротеза. Так, эндопротез головки тазобедренного сустава [Заявка 96.110.092/14 РФ, А 61 F 2/36, заявл. 1996] предполагает выполнение шаровой головки из фторопласта. В теле шара имеются каналы, которые соединяют зону трения головки (выходят на ее сферическую поверхность) и коллектор, заполненный смазывающей жидкости. Улучшение условий смазывания головки повышает надежность ее крепления на ножке.

Эндопротез головки бедренной кости [Авт. свид.1.630.812 СССР, А 61 F 2/36, 1991] с целью обеспечения жесткой фиксации головки на ножке снабжен продольными ребрами, которые выполнены на поверхности шейки.

Сложность конструкции таких эндопротезов сводит к минимуму достоинства, которые придает им принцип модульной сборки.

Эндопротез коленного сустава [Авт. свид. 1.061.811 СССР, А 61 F 1/03, 1983] состоит из несущей нагрузку металлической подложки, на которую нанесено полимерное покрытие особой структуры. В полимерной матрице покрытия имеются поры размером 1 -3 мкм, которые заполнены синовиальной жидкостью. Такая структура полимерного элемента эндопротеза имитирует структуру суставного хряща.

Придание подобной структуры поверхностному слою головки эндопротеза тазобедренного сустава, безусловно, снизит трение в паре хрящ-имплантат, но не решит проблему надежности посадки головки на шейке с конусом стандартных размеров.

Прототипом изобретения является модульный эндопротез сустава [Патент 5.858.020 США, А 61 F 2/36, 2/30, 1999 (прототип)]. Он состоит из головки, содержащей металлическую пробку с конусным отверстием, и шара, снабженного полостью под пробку. В конусное отверстие пробки, которое соответствует стандарту на конусные сопряжения деталей эндопротезов, по плотной посадке посажена шейка. Она соединяет головку и ножку эндопротеза, имеющую специальную конфигурацию. Последняя обеспечивает надежное закрепление ножки в костно-мозговом канале кости, входящей в эндопротезируемый сустав.

Недостатки прототипа:

Недостаточная надежность крепления головки на ножке эндопротеза, если шар выполнен из полимерного материала;

Технологическая несовместимость пробки и унифицированных головок эндопротезов тазобедренного сустава, соответствующих евростандарту;

Недостаточная надежность конструкции ножки, содержащей разъемное соединение шейки и стержня.

Задачи, на решение которых направлено изобретение:

1) разработать простую конструкцию однополюсного эндопротеза тазобедренного сустава с головкой из полимерного материала;

2) уменьшить вероятность ревизионных операций в связи с нестабильностью крепления элементов эндопротеза;

3) применить для крепления элементов эндопротеза связующие, используемые в практике эндопротезирования.

Поставленная задача решается тем, что известная конструкция головки эндопротеза тазобедренного сустава, содержащая металлическую пробку с конусным отверстием под шейку и шар с отверстием под пробку, дополнена новыми элементами. Шар изготовлен из полимерного материала, а отверстие в шаре и наружная поверхность пробки выполнены с резьбой для ввинчивания пробки в полость. Поверхностный слой полимера, образующий резьбовой профиль в полости шара, снабжен системой микропор, заполненных перед монтажом пробки жидким компонентом костного цемента. Поверхность резьбового профиля шара перед монтажом пробки покрыта порошковым компонентом костного цемента. При монтаже пробки происходит смешение компонентов и затвердевание костного цемента.

Вариант предложенной конструкции головки состоит в том, что в резьбовом отверстии шара и/или на резьбе пробки выполнены кольцевые канавки, заполненные костным цементом.

Следующий вариант отличается тем, что в пробке и шаре под углом к их общей оси выполнены глухие соосные цилиндрические каналы. Они открыты со стороны унифицированного конусного отверстия в пробке и не выходят на поверхность шара. В каналах по плотной посадке установлены шрифты или шпильки, резьбовая часть которых находится в стенке пробки. Каналы могут быть заполнены костным цементом.

Сущность изобретения состоит в том, что поверхностный слой резьбовой полости в шаре переведен в состояние студня. В полимерной матрице последнего имеются микропоры, заполненные дисперсионной жидкостью. С помощью специальных технологических операций жидкость студня заменена в микропорах жидким компонентом костного цемента. Поверхность резьбового профиля шара покрыта слоем порошкового компонента костного цемента. При вворачивании пробки в шар происходит смешение компонентов и затвердевание цемента. Последний находится в микропорах резьбового профиля в полости шара и образует адгезионное соединение с резьбовой поверхностью металлической пробки. Таким образом повышается надежность фиксации пробки в полимерном шаре, а разъемное конусное сопряжение металлических шейки и пробки по критериям технологичности монтажа и надежности соответствует мировым стандартам ортопедии. Это дает возможность заменять во время ревизионных операций головку эндопротеза, соответствующую настоящему изобретению, на другую стандартную головку, независимо от того, каким производителем она выпущена.

Примеры предложенной конструкции головки однополюсного эндопротеза тазобедренного сустава показаны на фиг.1-4: фиг.1, 3, 4 - поперечные сечения головок; фиг.2 - структура поверхностного слоя шара на границе с пробкой.

На фиг.1 приведена конструкция, состоящая из полимерного шара, снабженная глухим резьбовым отверстием, в которое ввинчена пробка 2 с наружной резьбой, имеющая сквозное конусное отверстие 3.

Пробка 2 изготовлена из биоинертного металла, например из титан-алюминий-ванадиевого сплава (Ti-6A1-4V), широко применяемого для изготовления эндопротезов. Конусное отверстие 3 соответствует международному стандарту ISO 7206 - 87 «Имплантаты для хирургии».

Шар 1 выполнен из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), наилучшим образом (по сравнению с другими конструкционными полимерами) зарекомендовавшего себя в парах трения эндопротезов, например из СВМПЭ марки Chirulen DIN 5883 С (фирма Hoechst AG, Германия). Резьбовое отверстие шара предварительно подвергнуто специальной обработке, включавшей следующие операции:

1) в отверстие залито масло вазелиновое (MB) медицинское (ГОСТ 3164-78), после чего шар термостатировали при Т=125°С в течение времени τ=1 ч;

2) удаление масла, промывка отверстия гексаном («хч», ТУ 6-09-3375-78) в течение 20 мин и вакуумная сушка;

3) обработка резьбового профиля в полости шара плазмой тлеющего высокочастотного разряда в течение 5 мин;

4) нанесение на поверхность резьбы жидкого компонента костного цемента (метилметакрилат - 97,5%, диметилтолуол - 2,5 мас.%), выдержка в течение 15 мин, удаление избытка жидкости;

5) напыление на поверхность резьбы порошкового компонента костного цемента (полиметилметакрилат - 98%, пероксид бензоила - 2 мас.%), после чего в шар 1 ввинчивали пробку 2.

В процессе этой обработки произошли следующие трансформации поверхностного слоя резьбового профиля:

1) образовался коллоидный раствор СВМПЭ и MB в поверхностном слое толщиной h=140-150 мкм; при охлаждении раствор распался на фазы и приобрел структуру студня, состоящего из полимерной матрицы, в порах которой (диаметр 1-10 мкм) находится MB;

2) в результате промывки гексаном и вакуумной сушки шара MB было экстрагировано из пор СВМПЭ-матрицы;

3) в процессе обработки плазмой поверхностный микропористый слой шара приобрел поляризационный заряд и повышенную способность к смачиванию;

4) жидкий компонент костного цемента смочил поверхность резьбы и вошел в поры СВМПЭ-матрицы;

5) порошковый компонент костного цемента равномерно распределился по поверхности резьбового профиля шара, при монтаже пробки произошло смешение компонентов (на границе раздела и в порах матрицы) и затвердевание цемента.

На фиг.2 показана структура модифицированного поверхностного слоя 4 материала шара 1 на границе с пробкой 2. Слой 4 толщиной h имеет структуру полимерного студня: в СВМПЭ-матрице расположены сообщающиеся поры 5 микронных размеров, заполненные костным цементом. Затвердевание цемента, находящегося в зазоре резьбового соединения, обеспечивает адгезионное соединение пробки и головки. Таким образом дополнительно снижается вероятность самопроизвольного вывинчивания пробки из головки.

На фиг.3 приведен пример усиления адгезионного соединения пробки и шара. На их резьбовых частях выполнены кольцевые канавки: 6 - на шаре 1 и/или 7 - на пробке 2. Канавки перед ввинчиванием пробки заполняют костным цементом.

На фиг.4 изображены примеры конструкций, обеспечивающих высокую надежность соединения шара и пробки. В этих деталях под углом к их общей оси просверлены глухие соосные каналы 8. В них по плотной посадке установлены штифт 9 или шпилька 10, резьбовая часть которой находится в стенке пробки. Канал 8 может быть заполнен цементной «пробкой» 11.

Предложенная конструкция головки обеспечивает достижение следующих технических результатов:

головка выполнена из биоинертных материалов, многолетний опыт применения которых в эндопротезах послужил основанием для включения их в стандарты ISO по ортопедии, и поэтому является биосовместимой;

Закрепление цементного «клея» в микропорах СВМПЭ-матрицы позволяет решить проблему «плохой» адгезии костного цемента к полимерным материалам, что обеспечивает жесткость и высокую надежность однополюсного эндопротеза;

Первые операции технологии создания микропористого слоя, имитирующего хрящ, на поверхности трения головки аналогичны приведенным выше первым трем операциям технологии модифицирования поверхностного слоя резьбы; их сущность состоит в переводе поверхностного слоя в состояние студня и удалении дисперсионной жидкости студня; это придает заявленной конструкции технологичность;

Элементы головки, обеспечивающие дополнительное крепление металлической пробки в полимерном шаре (цементные кольца в канавках 6 и 7, штифт 9, шпилька 10, цементная «пробка» 11), находятся в глухих каналах, перекрытых шейкой эндопротеза; это исключает попадание элементов крепления и продуктов их изнашивания в прооперированный сустав;

Шар, выполненный из полимерного материала, снабжен унифицированным, отвечающим мировым стандартам элементом крепления на ножке эндопротеза, что обеспечивает взаимозаменяемость головок.

Предложенная конструкция головки однополюсного эндопротеза тазобедренного сустава может быть использована в практической ортопедии как средство сбережения хряща вертлужной впадины от усиленного износа искусственными материалами небиологической природы.

1. Головка эндопротеза тазобедренного сустава, содержащая металлическую пробку с конусным отверстием под шейку и шар с отверстием под пробку, отличающаяся тем, что шар выполнен из полимерного материала, отверстие в шаре и наружная поверхность пробки выполнены с резьбой для ввинчивания пробки в полость, поверхностный слой полимера, образующий резьбовой профиль в полости шара, снабжен системой микропор, заполненных перед монтажом пробки жидким компонентом костного цемента, поверхность резьбового профиля шара перед монтажом пробки покрыта порошковым компонентом костного цемента, при этом при монтаже пробки происходит смешение компонентов и затвердевание костного цемента.

2. Головка эндопротеза по п.1, отличающаяся тем, что в резьбовом отверстии шара и/или на резьбе пробки выполнены кольцевые канавки, заполненные костным цементом.

3. Головка эндопротеза по п.1 или 2, отличающаяся тем, что в пробке и шаре под углом к их общей оси выполнены глухие соосные цилиндрические каналы, открытые со стороны конусного отверстия и не выходящие на поверхность шара, в которых по плотной посадке установлены штифты или шпильки с резьбовой частью в стенке пробки, либо каналы заполнены костным цементом.

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?

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 ( press — fit ) 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 press — fit , 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.

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.

Подробности Сиротин Иван Владимирович Эндопротезирование тазобедренного сустава 25 сентября 2016

Проблема выбора эндопротеза тазобедренного сустава при различных патологиях высоко актуальна в настоящее время. Причиной тому большое разнообразие производителей и моделей, имеющий, на первый взгляд, большое количество существенных отличий в дизайне и особенностей в установке, которые, как результат, способны привести к различным срокам службы эндопротеза и различному качеству его функции.

При всем многообразии имеющейся продукции подобного рода на современном российском рынке, тем не менее, существует несколько основных принципов выбора импланта, исходя из его базовых свойств.

Справедливости ради, следует отметить, что большинство зарубежных компаний, долгое время занимающихся производством эндопротезов, в настоящее время имеют линейку имплантов, как говорится, на все случаи жизни, а их качество не уступает друг другу в сериях сравнительных наблюдений. Уже сейчас у большинства эндопротезов срок службы в организме превышает 15-20 лет.

Тем не менее, высокий процент успеха операций эндопротезирования во многом определяется именно пониманием хирургом принципа выбора импланта в зависимости от анатомических особенностей пациента (например, при диспластическом коксартрозе, когда наряду с незначительной глубиной вертлужной впадины, в ряде случаев, имеется и существенно суженный канал бедренной кости), а также в зависимости от качества кости и возраста пациента.

Среди тотальных эндопротезов выделяют две большие группы: эндопротезы цементной фиксации и эндопротезы бесцементной фиксации.

Показанием к использованию в нашей клинике эндопротезов цементной фиксации является плохое качество костной ткани (остеопороз). При наличии отсеопороза «врастание» бесцементного эндопротеза в костную ткань затруднено, что требует длительного периода ограничения нагрузки на оперированную конечность (до 8 недель после операции и более). Учитывая тот момент, что в большинстве случаев остеопороз является сопутствующей патологией у лиц пожилого и старческого возраста, главной задачей эндопротезирования у которых является максимально ранняя полноценная активизация (особенно при переломах), данный выбор становится очевидным.

Кроме этого, имеются и другие основания считать данные импланты предпочтительными для лиц старших возрастных групп. Так по данным скандинавских регистров, где учитываются результаты использования различных эндопротезов, не имеется достоверной разницы в выживаемости цементных и бесцементных эндопротезов при соблюдении правильной техники создания цементной мантии, что в среднем составляет более 20 лет. Также в ряде исследований американских ученых показано, что фиксация бедренного компонента у лиц старше 80 лет с использованием костного цемента предпочтительнее бесцементного импланта.

Таким образом, для пациентов старческого возраста (старше 75 лет) и долгожителей (старше 90 лет), а также пациентов с выраженным остеопорозом имплантом выбора в нашей клинике является тотальный эндопротез цементной фиксации. Причины этому – лучшая первичная фиксация импланта, возможность немедленной нагрузки на оперированную конечность и низкая вероятность ревизионного вмешательства, учитывая ожидаемую продолжительность жизни.

Для пациентов моложе 55 лет с хорошим качеством костной ткани имплантом выбора является тотальный бесцементный эндопротез. Основной причиной широкого распространения применения эндопротезов бесцементной фиксации является не столько лучшая выживаемость за счет прорастания кости в специально обработанную поверхность импланта, сколько большая техническая простота замены этих имплантов в случае необходимости по сравнению с эндопротезами цементной фиксации.

Основной причиной замены имплантата является его асептическое (без присутствия инфекции) расшатывание внутри кости. В случае с бесцементным эндопротезом расшатавшийся имплантат удаляется и на его место устанавливается другой имплант,как правило большего размера и длины. При замене же цементного импланта чаще всего, особенно при нестабильности бедренного компонента эндопротеза, имплант расшатывается не в месте соединения цементной мантии с костью, а в месте контакта цемента с эндопротезом. Поэтому относительно легко удалив сам имплант хирург сталкивается с необходимостью удаления ещё и костного цемента, что не представляется возможным адекватно выполнить через костно-мозговой канал. Поэтому для адекватного удаления костного цемента приходится вскрывать костно-мозговой канал на протяжении, трепанируя бедренную кость. Такая операция на порядок сложнее, травматичнее и часто даёт худшие результаты. Поэтому, при возможности, у молодых пациентов следует отдавать предпочтение имплантам бесцементной фиксации, поскольку за свою жизнь пациент может перенести до 5 ревизионных вмешательств.

Что касается возраста пациентов от 55 до 75 лет, то в данной возрастной категории выбор импланта в большей степени зависит от опыта и предпочтений хирурга. В нашей стране, учитывая возрастающую продолжительность жизни, при отсутствии противопоказаний предпочтение отдаётся тотальным эндопротезам тазобедренного сустава бесцементной фиксации, что соответствует общемировым тенденциям.

В последние десятилетие активно расширяются показания к выполнению тотального эндопротезирования тазобедренного сустава у лиц моложе 30 лет, а также подростков в случаях ювенильных остеоартрозов, болезни Пертеса, диспластического коксартроза. Причиной этому являются высокий процент отличных результатов лечения данных заболеваний путем эндопротезирования по сравнению с традиционными методиками, долгосрочный эффект от лечения, его относительная безопасность, а главное - возможность сохранения или восстановления привычного до болезни образа жизни. С современными эндопротезами пациенты способны почти не испытывать ограничений и даже заниматься спортом.

В связи с подобной тенденцией возможность проведения при необходимости многократных и относительно технически простых ревизий эндопротеза становится еще более актуальной. Ведь при современной продолжительности жизни у молодого человека, первичное эндопротезирование которому было выполнено в 20 лет, может состояться более 5 ревизионных вмешательств на данном суставе. В таком случае обычно возникает ситуация, когда каждый следующий протез замещает всё большее и большее количество кости, тем самым с каждой последующей ревизией сокращая количество собственной кости пациента. Теоретически может возникнуть ситуация, когда кости для очередной ревизии не останется совсем.

Большой вклад в уменьшение количества кости при ревизионных вмешательствах вносит и так называемое явление «стресс-шилдинг» - асептическое рассасывание кости выше точки фиксации бедренного компонента эндопротеза, поскольку в этой зоне кость почти перестаёт испытывать нагрузку (нагрузка переходит на эндопротез) и атрофируется.

Одним из путей решения данной проблемы является использование бедренных компонентов эндопротеза, требующих для установки минимального удаления кости и максимально высокой точки фиксации, как например укороченные бедренные компоненты проксимальной фиксации. Такие импланты обладают меньшими, по сравнению со стандартными, размерами и, соответственно, требуют удаления меньшего количества кости. Точка же их фиксации располагается в метафизарной зоне бедренной кости, что способствует более физиологичному распределению нагрузки на кости и тем самым снижает её резорбцию.

Другим путем для продления службы эндопротеза является замена пары терния головка\тазовый компонент с традиционной металл по полиэтилену на другие, имеющие более высокую износостойкость и более низкий коэффициент трения – так называемые «твердые пары трения». Мы рассмотрим две наиболее популярные в настоящее время пары трения – металл по металлу и керамика по керамике.

В эндопротезах с «металл – металлической» парой трения все компоненты изготавливаются из металла. Наиболее распространенным на сегодняшний день материалом для создания металлических компонентов эндопротезов является кобальт – хромовый сплав (CoCr).

К преимуществам Ме-Ме пары трения, в первую очередь относится их долговечность за счет большой износостойкости, что может значительно уменьшить количество ревизионных операций из-за расшатывания имплантированного сустава. Это очень важно при проведении операции по эндопротезированию тазобедренного сустава у молодых пациентов, и, поскольку, данная группа больных в основном ведет активный образ жизни, то им необходим максимально возможно большой объем функций в установленном суставе.

Данная проблема эффективно решена возможностью установки головки протеза большего диаметра, максимально соответствующую размеру собственной головки бедра пациента. С увеличением диаметра головки достигается также увеличение площади «смачивания», что также уменьшает трение между компонентами искусственного сустава.

Тем не менее, целесообразность массового использования эндопротезов тазобедренного сустава (ЭПТС) с «металл-металлической» (Ме-Ме) парой трения является предметом спора среди современных ортопедов. Причина заключается в том, что наряду с большими преимуществами над другими материалами металлические сплавы в небольшом проценте случаев могут вызывать ряд побочных явлений (металлоз окружающих сустав мягких тканей, системное токсическое действие ионов металла, попавших в кровоток, возможно и канцерогенное действие).

Поэтому все большее распространение в последнее время получает другая «твердая пара трения» - керамика по керамике, компоненты которой произведены из современных видов оксидной керамики.

Как материал с физико-химической точки зрения керамика имеет ряд существенных преимуществ над металлическими сплавами. Во-первых, керамика биоинертна, соответственно не вызывает какой-либо реакции со стороны тканей организма.

Во-вторых, керамика очень прочный и износоустойчивый материал, а, значит, при ее использовании образуется очень небольшое количество продуктов износа, на порядок меньшее, чем в паре терния металл по полиэтилену, практически не приводящее к местным или системным патологическим проявлениям. А также, поскольку керамика это оксид, то она не окисляется, соответственно нет коррозии, присущий металлам.

В третьих, керамика не деформируется при ударе, воздействии высоких температур и давления. Такая стабильность способствует предотвращению деформации активных поверхностей при стерилизации, цементировании или при действии давления, возникающего во время эксплуатации эндопротеза.

Таким образом, в настоящее время имеется множество возможностей для максимального продления срока службы эндопротеза, которыми используются в нашей клинике на благо наших пациентов.

На представленных снимках отражены операции по установке тотальных бесцементных эндопротезов с использованием «твердых пар трения».

Ежегодно проводится сотни тысяч операций эндопротезирования тазобедренного сустава. Технологии совершенствуются и операция давно уже не считается редкой и сложной. Операция позволяет пациентам сохранить активность и нормальное качество жизни. О том, что еще нужно знать об эндопротезировании, в завершающей части своего повествования рассказывает Александр Тарасов, врач Юсуповской больницы по направлению ортопедической реабилитации.

Классический эндопротез состоит из ножки, чашки и головки, которая насаживается на ножку эндопротеза тазобедренного сустава. Головка вместе со вкладышем, устанавливаемым внутрь , составляют пару трения.

Какие бывают головки?

Головки различаются между собой глубиной посадки на ножку, благодаря чему хирург во время операции регулирует расстояние между телом ножки и чашкой. Чем короче головка (то есть чем больше глубина ее посадки), тем меньше ее толщина и, следовательно, запас прочности. Глубину посадки головки часто подбирают непосредственно в ходе операции таким образом, чтобы эндопротез был стабилен.

Обычно головки имеют правильную сферическую форму, но бывают и исключения. Например, некоторые модели имеют форму искривленной сферы, что, по данным производителя, позволяет уменьшить износ на 80%. Однако эта новая революционная технология пока еще не получила широкого признания.

Материал, из которого изготавливается головка, должен соответствовать, во-первых, материалу, из которого сделана ножка, а во-вторых, материалу, из которого изготовлен вкладыш. Головки могут быть металлическими и керамическими.

Раньше металлические головки делали из нержавеющей стали, но они были недостаточно прочными и сильно изнашивались. Сейчас головок из обычной нержавеющей стали уже не делают, а для их изготовления используют сплавы, содержащие кобальт, никель, хром, титан.

Головка из обычной медицинской нержавеющей стали за два года практически полностью истерлась, что потребовало ее замены.

Неизбежным недостатком металлических головок является то, что при трении они постепенно изнашиваются, а продукты трения в виде ионов металлов проникают в окружающие ткани (мышцы, связки, кость) и с током крови попадают в другие органы (почки, печень и другие).

У пациентов, которым установлены эндопротезы с металлической головкой, в крови всегда обнаруживаются ионы металлов, из которых состоит головка, но их концентрация достаточно мала и не несет никакого вреда. Однако пропитывание ионами металлов мышц, окружающих тазобедренный сустав, представляет собой определенную проблему.

Безусловно, сплавы, использующиеся в производстве головок, постоянно совершенствуются, и ученые стараются сделать головки более долговечными, а продукты трения - менее токсичными. Например, в последнее время все большее распространение получают головки из циркониевых сплавов, которые обладают хорошей устойчивостью к трению, не разрушают вкладыши, меньше корродируют в месте контакта с конусом ножки, а продукты их износа малотоскичны.

Керамические головки, в отличие от металлических, гораздо меньше истираются при движении, а их продукты трения нетоксичны. Однако, к сожалению, этот материал достаточно дорог. Более того, производство керамических головок и вкладышей это очень сложно, и поэтому практически все производители эндопротезов не выпускают керамические головки и вкладыши самостоятельно, а закупают их у фирмы CeramTec, медицинское подразделение которой выпускает керамические компоненты эндопротезов с 1974 года. Керамические головки изготавливаются на основе оксида алюминия или циркония или на основе смеси оксидов этих металлов.

Пожалуй, у керамических головок только два недостатка. Во-первых, керамика - потенциально хрупкий материал и может расколоться при установке компонентов эндопротеза или при падении, прыжке и т. д. Однако на практике и в жизни такое случается крайне редко: риск перелома головки составляет около 1%.

Во-вторых, керамические головки могут скрипеть при движении, особенно если они используются вместе с керамическим вкладышем. Иногда этот скрип даже слышен окружающим, но, к счастью, в большинстве случаев керамика бесшумна.

Пара трения

Вкладыш, внутри которого происходит вращение головки эндопротеза, во время операции вставляется в чашку и блокируется в ней. Вкладыши бывают полиэтиленовые, металлические и керамические.

Комбинация материалов головки и вкладыша определяет пару трения. У цементных эндопротезов пара трения всегда металл-полиэтилен (металлическая головка и полиэтиленовый вкладыш), а в бесцементных эндопротезах пары трения могут быть разными.

Все пары трения, которые используются в современном эндопротезировании тазобедренного сустава, очень износостойки. Теоретически вкладыш из высокомолекулярного полиэтилена, контактирующий с металлической головкой, может служить 40-45 лет!

Скорость износа высокомолекулярного полиэтилена составляет 0,2 мм в год, и если вкладыш имеет толщину 8-9 мм, то его как раз хватит на 40-45 лет. Скорость износа пары трения керамика-полиэтилен составляет 0,1 мм в год, поэтому вкладыша толщиной 8-9 мм хватит уже на 80-90 лет!

Скорость износа пар трения металлметалл, керамика-керамика или керамика-металл еще меньше, и теоретически такие протезы еще более долговечны.

Казалось бы, по этому параметру любого эндопротеза хватит на всю оставшуюся жизнь — ведь большинству людей, которым выполняется эндопротезирование тазобедренного сустава, больше сорока лет.

Ключевую роль в долговечности эндопротеза чаще играет не износ вкладыша или головки (хотя операции по замене головки и вкладыша из-за износа тоже выполняются), а стабильность ножки или чашки. Дело в том, что продукты трения не исчезают в никуда: они могут раздражать кость и мышцы, всасываться в кровь и оказывать местное (только рядом с эндопротезом) или системное (по всему организму) токсическое действие.

Продукты трения высокомолекулярного полиэтилена не всасываются в кровь, а раздражают кость, что может привести к расшатыванию ножки или чашки эндопротеза. Для того чтобы уменьшить токсическое действие этих веществ на кость, в последнее время полиэтилен стали «пропитывать» витамином E, обладающим свойствами антиоксиданта.

Скапливаясь в окружающих мышцах, продукты трения полиэтиленового вкладыша могут вызывать образование болезненных псевдоопухолей, но, к счастью, при использовании современного высокомолекулярного полиэтилена это осложнение практически не встречается.

Продукты трения металла меньше раздражают кость, но они активно накапливаются в окружающих мышцах и всасываются в кровь. Псевдоопухоли окружающих мышц при использовании пары трения металл-металл встречаются намного чаще, чем у пары трения металл-полиэтилен. Точная частота развития этого осложнения неизвестна, но, по всей видимости, ее можно оценить в 1-2%.

Распространение ионов металлов с током крови по внутренним органам обнаруживается только лабораторными анализами и неопасно для здоровых органов, но может усугубить их поражение при наличии сопутствующих заболеваний. Пару трения металл-металл также следует с осторожностью использовать в тех случаях, когда планируется беременность, поскольку ионы металлов могут проникать в пуповинную кровь. Продукты трения керамики практически нетоксичны.

Какая пара трения эндопротеза тазобедренного сустава подойдет мне?

Металл-полиэтилен

Подходит как мужчинам, так и женщинам, планирующим вести умеренный образ жизни без занятий спортом. Общепризнанно, что эта пара трения может безопасно использоваться у людей старшей и, возможно, средней возрастных групп, однако в точности возрастной критерий не определен.

Многие считают, что эта пара трения оправдана у людей старше 60 лет, но во многих странах ее используют и у людей 40-60 лет. Продукты износа не всасываются в кровь и не оказывают вредного системного действия, а могут действовать только местно, нарушая прочность кости вокруг эндопротеза и, теоретически, способствуя расшатыванию ножки (реже - чашки). Технологии изготовления чашек из высокомолекулярного полиэтилена совершенствуются, и современные материалы обладают гораздо большей износоустойчивостью и меньшей токсичностью продуктов трения.

Металл-металл

Больше подходит мужчинам с высоким уровнем физических нагрузок, например, если после операции планируется вести особенно активный образ жизни, когда нужна большая амплитуда движений. Меньше подходит женщинам (причины, по которым эта пара трения у женщин менее надежна, пока не до конца ясны).

Керамика-керамика

Подходит, пожалуй, пациентам всех возрастов. Из-за высокой стоимости не всегда целесообразна: зачастую многим пациентам будет абсолютно достаточно более дешевых пар трения. Однако у некоторых фирм пара трения керамика-керамика стоит дешевле пары металл-металл.

Остальные варианты пар трения (керамика-полиэтилен, керамика-металл) сочетают в себе достоинства и, увы, недостатки вышеописанных пар.