Бесцементная фиксация эндопротеза тазобедренного сустава

Сегодня мы раскроем тему: "бесцементная фиксация эндопротеза тазобедренного сустава" и постараемся ответить на все сопутствующие вопросы.

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).

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.

Читайте так же:  Стоит ли менять сустав

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 .

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.

Источник: http://orthop.ru/tsementnyy-ili-bestsementnyy-endoprotez-tazobedrennogo-sustava/

Различия бесцементного и цементного эндопротезирования тазобедренного сустава

Распространено мнение, что цементные протезы хуже бесцементых, а их установка чаще вызывает осложнения. На самом деле это не так. Каждый из них имеет определенные достоинства и недостатки.

Цементные и бесцементные эндопротезы отличаются не качеством, а способом фиксации. Выбор варианта зависит от плотности кости, строения бедренной кости и возраста пациента.

Разница между цементным и бесцементным эндопротезирование

Основные отличия заключается в методе закрепеления импланта в кости. Сами импланты отличаются по материалу, покрытию и внешнему виду. Кроме цементных и бесцементных существуют еще реверс-гибридные эндопротезы.

Виды имплантов по способу фиксации:

  • Цементные протезы фиксируют полимерным цементом, изготовленного из полиметилметакрилата. Это позволяет «подогнать» их под любой, даже очень широкий канал бедренной кости.
  • Бесцементные эндопротезы устанавливают по методу press-fit, то есть путем «плотной посадки». Компоненты импланта вколачивают в каналы костей. Перед установкой протеза формы костных каналов корректируют рашпилями.
  • Бедренные компоненты гибридных эндопротезов фиксируют методом «плотной посадки», остальные компоненты (вертлюжный или большеберцовый, надколенниковый) – с цементом.

Таблица 1. Основные различия между цементными и бесцементными протезами.

Характеристики Цементный Бесцементный Гибридный
Способ фиксации Посадка на фиксирующую субстанцию – полимерный цемент. Вколачивание в костный канал по методу press fit после его обработки рашпилем. Бесцементная установка бедренных компонентов и цементная фиксация остальных.
Материал Ножки цементной фиксации делают из хром-кобальтового или кобальт-хром-молибденового сплава. Чашки производят из медицинского полиэтилена. Эндопротезы из сплавов на основе титана (титан-алюминий-ванадиевый или титан-алюминий-ниобиевый). Примечательно, что в таких имплантах можно выбрать пару трения. Отдельные фрагменты протезов могут изготавливать с разнообразных материалов.
Покрытие Не имеют напыления. Поверхность таких имплантов обычно санируют или полируют. Пористое или гидроксиапатитовое покрытие, облегчающее врастание. Методика обработки поверхностей зависит от того, каким образом планируется устанавливать компоненты протеза.
Внешний вид Имеют гладкую, полированную поверхность. Обычно выглядят шероховатыми. Могут иметь различный внешний вид.

Как выбирают способ фиксации протеза

Успех эндопротезирования тазобедренного сустава в наибольшей степени зависит от мастерства хирурга и правильного подбора протеза. Логично, что хирург сам выберет имплант и способ фиксации.

Читайте так же:  Бад при артрозе коленного сустава

Самый дорогой, качественный имплант могут установить неправильно, что в итоге приведет к неудовлетворительным результатам операции. А качественно имплантированный дешевый протез может служить десять лет.

Факторы, которые учитывают при выборе эндопротеза:

  • Пол и возраст пациента. Пациентам моложе 55 лет лучше ставить бесцементные протезы. В имплантах с цементной фиксацией больше всего нуждаются женщины, из-за высокой частотой развития остеопороза в постменопаузальном периоде.
  • Ширина канала бедренной кости. При узком канале врачи предпочитают эндопротезы с бесцементной фиксацией. Если кости тонкие и довольно широкий костный канал – ему ставят цементный протез.
  • Плотность костной ткани. Для нормального врастания бесцементного импланта требуется хороший остеогенный потенциал. Если же у пациента низкая плотность костной ткани или имеется остеопороз – протез лучше зафиксировать цементом.
  • Наличие переломов. Врачи считают, что при переломах лучше всего ставить цементный протез. Однако ведутся клинические исследования, в которых активно изучается эффективность установки имплантов с бесцементным типом фиксации.

Преимущества и недостатки методов фиксации

Несомненно, оба вида эндопротезирования имеют как преимущества, так и недостатки. Однако в целом исход операции зависит не только от стоимости и характеристик импланта. Как мы уже говорили: все в руках хирурга!

Таблица 2. Плюсы и минусы разных видов эндопротезирования.

Источник: http://msk-artusmed.ru/endoprotezirovanie/bestsementnoe-tsementnoe/

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.

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.

Эндопротез цементной фиксации

Видео (кликните для воспроизведения).

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.

Источник: http://zamena-sustava.ru/poleznaya-informaciya/cementnyj-ili-bescementnyj-protez-tazobedrennogo-sustava/

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).

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).

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.

Источник: http://bone-surgery.ru/view/bedrennye_komponenty_endoproteza_cementnoj_fiksacii

Дизайн бедренного компонента эндопротеза бесцементной фиксации

За более чем пятидесятилетнюю историю развития эндопротезирования тазобедренного сустава было создано большое количество имплантатов различных конструкций. Первоначальные попытки использования бедренных компонентов эндопротезов бесцементной фиксации закончились неудачей. Это было обусловлено несовершенным дизайном эндопротеза — разработанные модели не обеспечивали должной фиксации в костномозговом канале, что сопровождалось постепенным развитием нестабильности массивного имплантата внутри кости и, в конечном итоге, возникновением болевого синдрома. Именно эти неудачи привели к тому, что Charnley и его последователи стали использовать костный цемент на основе акрилоксида для фиксации ножки в канале бедренной кости. Однако, несмотря на несомненные успехи современного цементного протезирования , все больше возрастает интерес к использованию бесцементных ножек. Особенно перспективным кажется их применение у лиц молодого возраста с активным образом жизни и пациентов с избыточным весом.

В этом разделе мы рассмотрим особенности дизайна и характеристики бесцементных бедренных компонентов, обсудим показания и отбор пациентов, рассмотрим детали установки, обсудим опубликованные результаты и осложнения и, наконец, обобщим опыт клиники Российского НИИТО им. P.P. Вредена.

Дизайн

Дизайн бесцементной ножки эндопротеза предопределяют механические и биологические принципы ее фиксации. При оценке любого бесцементного имплантата необходимо рассмотреть особенности его формы и геометрии, свойства материала, из которого он изготовлен, характер напыления или способа обработки поверхности. К сожалению, нет единой точки зрения на то, каким должен быть бесцементный протез. Данный факт подтверждается тем, что при обзоре опыта работы 260 больниц в Англии было обнаружено более 30 моделей эндопротезов различного дизайна, а в сообщении из Норвегии говорится об использовании 398 бесцементных бедренных компонентов, различающихся по дизайну и размеру.

Рис. 1. Относительные модули адаптационной способности кости, титана и кобальт-хромового сплава.

Для изготовления бесцементных бедренных компонентов эндопротеза наиболее часто используются кобальт-хромовые и титановые сплавы. Сплавы титана обладают лучшей биологической совместимостью, но остеоинтеграция возможна при использовании и того, и другого материала. Поскольку главным фактором долгосрочного эффективного функционирования устройства является передача напряжения, очень большое значение имеет модуль упругости материала. В этом отношении, титан — более привлекательный материал, потому что его модуль упругости ближе к модулю упругости кости и приблизительно вдвое меньше, чем у кобальт-хрома (рис.1). Существенным недостатком титана является выраженное ослабление его прочностных свойств при наличии неровностей на поверхности. Такая особенность накладывает значительные производственные ограничения на дизайнерские разработки.

Отдельная проблема — потенциальная токсичность материала. Ионы кобальта и хрома обнаруживаются в небольших концентрациях в жидкостях и тканях организма, но, даже в малых дозах, они могут обладать цитотоксическим действием. С другой стороны, титан ассоциируется с формированием большего количества продуктов износа и выделением ионов, но, по-видимому, лучше переносится на клеточном уровне. При развитии нестабильности титан как относительно мягкий материал легко стирается, образуя большое количество дебриса.

Неоднократно предпринимались попытки понизить уровень изнашивания и приблизить модуль упругости эндопротеза к кости. С этой целью использовались сложные материалы. Наиболее широкое применение в международном масштабе среди сложных бесцементных бедренных компонентов нашла ножка Isoelastic, которая, несмотря на свой инновационный дизайн, привела к высокой частоте расшатывания и клинической несостоятельности. Поэтому, учитывая предыдущий опыт, клинические испытания новых конструкций выполняются очень осторожно.

Концептуально бесцементный имплантат должен обеспечивать стабильность непосредственно при установке, способствовать долгосрочной биологической фиксации, и, обладая хорошей биологической совместимостью, не препятствовать ремоделированию кости. В значительной мере длительная и полноценная функция эндопротеза обеспечивается первичной стабильной фиксацией ножки в костномозговом канале, несмотря на различные типы поверхности имплантатов, рассчитанных на остеоинтеграцию и надежную вторичную фиксацию. Если удается добиться первичной стабилизации имплантата, то в последующем происходит биологическая фиксация за счет врастания костной ткани в покрытие ножки или обрастания костью ее шероховатой поверхности, что и обеспечивает длительную функцию эндопротеза.

Для решения этих задач были предложены две философии дизайна: (1) гладкие ножки с макроблокировкой и (2) текстурированные «press-fit»-компоненты с микроблокировкой.

Концепция макро- и микроблокировки для фиксации основана на том, что соответствующая анатомии проксимального и дистального отделов бедра форма ножки может обеспечить стабильность и приблизить напряжение и деформацию к аналогичным показателям нормальной бедренной кости. Надо учитывать, что при любой интрамедуллярно установленной системе абсолютно изменяются нормальные (при сохраненной головке и шейке бедренной кости) показатели деформации и распределение нагрузок на проксимальный отдел бедра.

Эффективность дизайна «perss-fit»-компонента зависит от адаптации к геометрии кости, способа интрамедуллярной установки и состояния поверхности эндопротеза. Наиболее значимыми факторами для имплантации любого бесцементного компонента являются значительная вариабельность геометрии проксимального отдела бедра и различная прочность кости. Учитывая трудность в обеспечении соответствия изменчивой геометрии в проксимальном отделе, многие изготовители эндопротезов пытались получить надежную фиксацию в кортикальном слое интрамедуллярного канала.

Источником постоянных дискуссий остается вопрос, какой из типов бесцементной фиксации (проксимальный или дистальный) обладает лучшими характеристиками, и необходимо ли учитывать особенности геометрии бедренной кости и определять заполняемость метафиза бедренной кости имплантатом (см. рис. 2). Бесцементные ножки раннего дизайна имели тенденцию к преимущественно дистальной фиксации в перешейке канала, более современные модели обеспечивают преимущественно проксимальную нагрузку при полном контакте по поверхности эндопротеза и во фронтальной, и в аксиальной плоскостях. Как будет сказано ниже, результаты использования эндопротезов обоих типов не уступают результатам применения цементных имплантатов.

Рис. 2. Формула для вычисления процента заполнения канала в трех зонах контакта имплантата с фиксирующей костью.

Дизайн, нагрузка и оседание

Множество факторов определяют степень подвижности ножки эндопротеза в костномозговой полости бедренной кости при физиологической нагрузке. Анатомо-физиологические особенности пациента включают геометрию эндостального отдела бедренной кости, качественные характеристики губчатой костной ткани (остеопороз, остеосклероз) и кортикальных стенок (толщина и форма), вес, рост и жизненную активность. Факторы, которые находятся под контролем хирурга, включают точность соответствия выбранного протеза анатомическому строению бедренной кости, положение имплантата в кости (в том числе уровень опила шейки бедренной кости), плотность соприкосновения протеза с костной тканью, наличие каких-либо зазоров (диастаза) между протезом и костью. Рассмотрим некоторые варианты дизайна ножки протеза, играющие роль в комплексной проблеме стабильности имплантата.

Для того чтобы протез бесцементной фиксации обеспечивал безболезненную нагрузку на ногу при максимальной амплитуде движений, необходимо почти полное отсутствие подвижности между имплантатом и костной тканью. Тем не менее, в типичных случаях в ближайшем послеоперационном периоде наблюдается наибольшее оседание протеза, которое прогрессивно уменьшается по мере увеличения нагрузок и фиксации ножки в кости. Процент заполнения интрамедуллярного канала имплантатом позволяет оценить вероятность оседания ножек определенного дизайна. Однако сила вбивания или внедрения значительно больше коррелирует с оседанием, чем так называемое измерение соответствия и заполнения («fit-and-fill»).

По окончании периода, необходимого для образования костного сращения (обычно это наступает через 2,5 — 3 месяца) пациент возвращается к нормальной ходьбе. При этом взаимодействие металла и костной ткани имеет вид упругой эластической деформации и определяется как микроподвижность. Сложные радиометрические исследования показали, что практически любой протез имеет смещение относительно бедренной кости во время физиологической нагрузки на конечность. Обычно эта подвижность носит колебательный характер, и положение имплантата восстанавливается во время неопорной фазы шага (рис. 3). Однако при избыточных нагрузках, остеопорозе, погрешностях хирургической техники смещения превышают допустимые и приводят к значительному оседанию ножки протеза.

Рис. 3. Схематическое сравнительное отображение микроподвижности и миграции эндопротеза на границе кость-имплантат в процессе ходьбы (Biomechanics in orthopaedics. Tokyo, Japan, Springer-Verlag, 1992).

Изучение изменения позиции имплантата демонстрирует, что незначительное раннее продольное оседание (до 2-3 мм) не препятствует остеоинтеграции, в то время как даже небольшая ротационная неустойчивость четко коррелирует с неудовлетворительными клиническими результатами и болевыми ощущениями, которые обычно начинают проявляться при подъеме по лестнице. Исследование геометрии имплантатов показывает, что изогнутые ножки более приспособлены для противостояния по плоскости вращающему моменту, чем прямые, даже при том, что стабильность к осевой нагрузке отличается незначительно (Р Эндопротезирование, Эндопротезирование тазобедренного сустава,

Видео (кликните для воспроизведения).

Источник: http://bone-surgery.ru/view/dizajn_bedrennogo_komponenta_endoproteza_bescementnoj_fiksacii

Бесцементная фиксация эндопротеза тазобедренного сустава
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here