Вертлужный компонент цементной фиксации

Вертлужный компонент тазобедренного сустава

Изобретение относится к области медицины, а именно к эндопротезам, и может быть использовано для эндопротезирования тазобедренного сустава при травмах и заболеваниях. Технический результат изобретения заключается в предотвращении вывихов полимерного вкладыша из металлической чашки вертлужного компонента тазобедренного сустава и уменьшение нагрузки на него. Вертлужный компонент тазобедренного сустава состоит из металлической чашки с резьбовой нарезкой по внешнему контуру и полимерного вкладыша. Металлическая чашка выполнена в виде шарового слоя с резьбовой нарезкой наименьшего шага и глубины, необходимых для внедрения в костную ткань. Полимерный вкладыш выполнен с козырьком, большим, чем диаметр металлической чашки в верхнем фронтально-вертикальном секторе, посажен в чашку полностью по контуру, повторяющему ее внутреннюю конфигурацию, и фиксирован в ней с помощью зубцов, выполненных внутри чашки в виде пирамиды, направленных в сторону, противоположную дну вертлужной впадины, и входящих в кольцевую проточку в полимерном вкладыше. 4 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к эндопротезам и может быть использовано для эндопротезирования тазобедренного сустава при травмах и заболеваниях.

Аналогом данной разновидности вертлужного компонента является эндопротез фирмы BIOMED INC «The Journal of Bone and Joint Surgery’, January, 1986, 68-A, «A Package Deal», состоящей из бедренного и вертлужного компонентов, в свою очередь вертлужный компонент состоит из металлической чашки с винтовой нарезкой и полимерного вкладыша. Недостатком данной конструкции является большая высота чашки ее значительная выпуклость, направленная в дно вертлужной впадины, что не позволяет использовать чашку при лечении больных с тонкими костями таза и малой глубиной вертлужной впадины (при диспластическом коксартрозе).

Частично данные недостатки устранены в эндопротезе тазобедренного сустава (см. Описание изобретения N 860760, опубликовано 07.09.81, бюллетень N 33), выбранном в качестве прототипа.

Эндопротез состоит из бедренного и вертлужного компонентов, при этом вертлужный компонент выполнен в виде кольца со сферической внутренней поверхностью и ребристой наружной, причем внутренней диаметр на одном из торцов больше, чем на другом. Недостатками данной конструкции является то, что трение в паре головка эндопротеза — вертлужный компонент осуществляется металлом по металлу, кроме того, головка тазобедренного сустава выступает за верхний срез металлической чашки и может соприкасаться с дном вертлужной впадины. Кроме того, большая глубина и шаг ребристой наружной поверхности кольца ведет к его ненадежной фиксации в вертлужной впадине малой глубины.

Задачей изобретения является создание наибольшей площади соприкосновения металлической части вертлужного компонента с костной тканью в случае наличия вертлужной впадины малой глубины (при диспластическом коксартрозе) и предохранения от вывиха головки эндопротеза из вертлужного компонента.

Поставленная задача решается за счет того, что металлическая чашка вертлужного компонента выполнена в виде шарового слоя с резьбовой нарезкой наименьшего шага и глубины, а полимерный вкладыш имеет козырек. При этом диаметр козырька больше чем диаметр металлической чашки в верхнем фронтально-вертикальном секторе. Надежная фиксация полимерного вкладыша в металлической чашки осуществлена за счет того, что вкладыш садится в чашку по контуру, полностью выполняющем ее внутреннюю конфигурацию, и фиксируется в ней с помощью зубцов в виде пирамиды, направленных в сторону, противоположной дну вертлужной впадины, и входящим в кольцевую проточку в полимерном вкладыше. Козырек полимерного вкладыша развивает площадь опоры головки эндопротеза в вертлужном компоненте, что препятствует вывиху головки из компонента и уменьшает его износ при длительной эксплуатации.

Среди известных технических решений не обнаружено объекта аналогичного назначения, содержащего отличительные от прототипа признаки, направленные для достижения той же цели, что и в заявляемом в качестве изобретения вертлужном компоненте.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан общий вид компонента; на фиг. 2 — вид А на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 — вид I на фиг. 1. Вертлужный компонент представляет собой металлическую чашку 1 и полимерный вкладыш 2.

Металлическая чашка выполнена в виде шарового слоя 3 и имеет шаг с глубиной резьбовой нарезки, минимально необходимый для внедрения в костную ткань, что приводит к незначительному коэффициенту трения между металлической чашкой и костью. Конфигурация шарового слоя позволяет установить металлическую чашку в вертлужную впадину малой глубины. Полимерный вкладыш развит в виде козырька 4 и садится в чашку по контуру 5, полностью выполняющую ее внутреннюю конфигурацию, благодаря чему вкладыш гарантирован от вывиха из металлической чашки. Для предохранения вкладыша от его осевого люфта относительно чашки внутри чашки выполнены зубцы в виде пирамиды 6, направленные в сторону, противоположную дну вертлужной впадины. На вкладыше же имеется кольцевая проточка 7. При установке вкладыша в чашку направление пирамидальных зубцов не препятствует свободному вхождению вкладыша в чашку до попадания зубцов в кольцевую проточку, после чего движения вкладыша в противоположную сторону невозможно по причине врезания зубцов в край кольцевой проточки.

Вертлужный компонент используют следующим образом.

Осуществляется стандартная операция эндопротезирования, при этом хирург вворачивает вертлужный компонент стандартным воротком в вертлужную впадину таким образом, чтобы козырек полимерного вкладыша установился в верхнем фронтально-вертикальном секторе, что имитирует нам здоровую вертлужную впадину, увеличивая площадь опоры шаровой головки, препятствуя ее вывиху. Следствием этого является надежная фиксация вертлужного компонента в вертлужной впадине малой глубины и низкая вероятность вывиха полимерного вкладыша из чашки и головки эндопротеза из вкладыша, чем и достигается основная цель изобретения.

Вертлужный компонент тазобедренного сустава, состоящий из металлической чашки с резьбовой нарезкой по внешнему контуру и полимерного вкладыша, отличающийся тем, что металлическая чашка выполнена в виде шарового слоя с резьбовой нарезкой наименьшего шага и глубины, необходимых для внедрения в костную ткань, а полимерный вкладыш выполнен с козырьком, большим, чем диаметр металлической чашки в верхнем фронтально-вертикальном секторе, посажен в чашку полностью по контуру, повторяющему ее внутреннюю конфигурацию, и фиксирован в ней с помощью зубцов, выполненных внутри чашки в виде пирамиды, направленных в сторону, противоположную дну вертлужной впадины, и входящих в кольцевую проточку в полимерном вкладыше.

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-третьих, гораздо более важно то, как хорошо будет выполнена операция, а не то, насколько «крутой» или «дорогой» эндопротез будет выбран. К сожалению, некорректная установка не спасет «самый лучший» эндопротез, а правильно установленный в ходе операции «эндопротез-середнячок» уверенно и без проблем может прослужить многие десятилетия. Так что главное, все-таки, как бы это банально не звучало, – руки хирурга. Однако у хирурга, особенно много оперирующего, появляются свои предпочтения в выборе тех или иных моделей эндопротеза тазобедренного сустава. Например, у фирмы Zimmer есть чашка Trilogy, а у DePuy – чашка Pinnacle. Технологически и внешне эти чашки очень похожи, но различия, конечно же, есть (по методу фиксации вкладыша, по типу покрытия чашки, контактирующего с костью, по размеру трех отверстий для винтов). Так вот, у чашки Trilogy диаметр отверстий меньше, а у Pinnacle – больше. С одной стороны, чем меньше площадь отверстий для винтов – тем лучше, ведь возрастает площадь контакта чашки с костью, а с другой стороны маленькие отверстия Trilogy не позволяют увидеть села ли чашка на дно вертлужной впадины до конца, или еще остался промежуток. В связи с этим хирурги, предпочитающие чашку Pinnacle с более широкими отверстиями, говорят: «Я уверен в этой чашке – ее можно контролировать и быть уверенным в том, что она на дне». Кроме того, опытные хирурги при установке чашки контролируют глубину ее посадки не только глазом, но и даже на слух – звук при забивании чашки изменяется при посадке чашки на дно вертлужной впадины. И таких особенностей при установке чашке, ножки, вкладыша, головки возникает несколько десятков, и все они влияют на качество установки эндопротеза. Так что еще раз повторим банальное правило – залог успеха – хирург, а не эндопротез. Хороший хирург сам подберет вам правильную модель эндопротеза или предложит разумные альтернативы там, где они возможны. Не нужно заниматься поиском лучшего эндопротеза – займитесь поиском лучшего хирурга!

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.

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.

Логотип компании

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

Вертлужные компоненты цементной фиксации.

Глава 4. Конструктивные особенности различных компонентов эндопротеза тазобедренного сустава

Вертлужные компоненты цементной фиксации.

Большинство попыток повысить эффективность функционирования вертлужного компонента за счет изменения дизайна предпринималось с бесцементными конструкциями. Задача дополнительных особенностей дизайна обеспечить стабильность, избежать импинджмент-синдрома, оптимизировать движения, сохранить кость и обеспечить простоту ревизии. Дизайн цементных чашек менее разнообразен – большинство современных вертлужных компонентов цементной фиксации имеют схожую конструкцию.

Отношение к цементным вертлужным компонентам значительно различается в разных странах. В частности, в Соединенных Штатах практически не используются цементные чашки из-за беспокойства по поводу их расшатывания. При многочисленных исследованиях отдаленных результатов цементных чашек из UHMWPE в 25% – 100% случаев на контрольных рентгенограммах на границе цемент-кость встречались линии просветления [Amstutz HC, Markolf KL, McNiece GM, Gruen TA 1976; Andersson GBJ, Freeman MAR, Swanson SAV 1972; Charnley J, Cupic Z 1973; Delee JG, Charnley J 1976; Dorr LD, Cane TJ, Canaty JP 1994; Ritter MA, Thong AE. 2004; Salvati EA, Wright TM, Burnstein AH, Jacobs B 1979; Stauffer RN 1982, 1990; Sutherland CJ, Wilde AH, Borden LS, Marks KE 1982]. Однако объективная оценка клинического опыта подтверждает целесообразность применения цементных чашек у пожилых (старше 70 лет) пациентов. Длительные сроки выживаемости цементных чашек по данным Шведского и Норвежского регистров объясняют высокую популярность этих изделий в Скандинавских странах [Aamodt A, Nordsletten L, Havelin LI, Indrekvam K, Utvåg SE, Hviding K.2004; Havelin LI, Engesaeter LB, Espehaug B, Furnes O, Lie SA, Vollset SE. 2000; Malchau H, Herberts P, Eisler T, Garellick G, Soderman P. 2002; Småbrekke A, Espehaug B, Havelin LI, Furnes O. 2004; Söderman P, Malchau H, Herberts P. 2000;], такой же точки зрения придерживаются и Английские ортопеды [Older J, Butorac R 1992; Pacheco V, Shelley P, Wroblewski BM 1988; Wroblewski BM, Siney PD. 1993; Wroblewski BM, Siney PD, Fleming PA. 2007]. Возможно, популярность цементной техники фиксации компонентов эндопротезов в этих странах связана с преимущественным развитием социальной медицины и объясняется относительно невысокой стоимостью цементных имплантатов.

Вертлужный компонент и толщина цементной мантии

Исследования по методу конечных элементов показали что, при замене сустава, возникает концентрация напряжений (1) в губчатой кости выше чашки; (2) в цементе; (3) в медиальной стенке подвздошной кости; и (4) непосредственно в вертлужной впадине. Уровень напряжения в подлежащей субхондральной кости увеличиваются с уменьшением толщины стенки полиэтиленового вертлужного компонента [Pedersen DR, Crowninshield RD, Brand RA, Johnston RC 1982], соответственно увеличивается и напряжение в пределах полиметилметакрилата (ПММА). Кроме того, уровень напряжения растяжения и сжатия зависит от размера головки эндопротеза. Между 22-х мм и 44-х мм головками максимальное увеличение напряжение растяжения отличается на 400%, а максимальные напряжение сжатия на 200%. С увеличением толщины UHMWPE, пропорционально уменьшается микронапряжение в подлежащих структурах, т.е. более толстый компонент лучше перераспределяет нагрузку (рис. 4.1). Изменение толщины цемента с 1 мм до 3 – 5 мм не только уменьшает ротационную нестабильность вертлужного компонента, но и изменяет нагрузку на вертлужную впадину, более толстая цементная мантия приводит к снижению напряжения и более однородному его распределению (рис. 4.2).

Рис. 4.1. Увеличенние напряжения, наблюдаемое в полиметилметакрилате для тонкого 2-х мм вкладыша (UHMWPE) по сравнению с более толстыми 4-х и 5-ти мм моделями. (From Oh I, SanderTW.Treharne RW: Total hip acetabular cup flange design and its effect on fixation. Clin Orthop 195:304, 1985.)

Рис. 4.2. (A) Распределение нагрузки с мантией ПММА 1 мм. (B) 3 мм ПММА. (C) 5 мм ПММА. Отмечается уменьшение пиковых усилий с более толстой мантией ПММА. (From Carter DR, Vasu R, Harris WH: Stress distributions in the acetabular region. II. Effects of cement thickness and metal-backing of the total hip acetabular component. J Biomech 15:165, 1982.)

Теоретические исследования нагрузки, испытываемой вертлужной впадиной от имплантированного эндопротеза, определяют тенденции деформации чашки от увеличения сжимающих усилий в куполе чашки и максимальных усилий растяжения на периферии (рис. 4.3). Возможна коррекция этого эффекта за счет четкого соблюдения методики имплантации, которая может способствовать лучшему перераспределению напряжения [Oonishi H 1983]. При нормальной установке участок наибольшего напряжения – задневнутренний отдел вертлужной впадины. Поскольку пиковые усилия больше в губчатой, чем в субхондральной кости, губчатая кость плохо противостоит усилиям, переданным через имплантат. Эти данные от Oonishi указывают, что при обработке вертлужной впадины необходимо попытаться сохранить субхондральную кость и что идеальное направление результирующего вектора силы кзади и вверх [Oonishi H 1983]. В 80-х годах был разработан новый дизайн полиэтиленовой чашки, впрессованной в металлическую оболочку с пористым покрытием для лучшей фиксации цемента. Увеличение напряжения в ПMMA, которое происходит после удаления субхондральной кости, уменьшается при помощи такого имплантата [Bartel DL, Wright TM, Edwards D 1983; Carter DR, Vasu R, Harris WH 1982; Pedersen DR, Crowninshield RD, Brand RA, Johnston RC 1992]. Экспериментальные исследования методом конечных элементов подтвердили более равномерное распределение напряжения на цемент и вертлужную впадину. Не взирая на такое теоретическое обоснование, клинический опыт с цементными чашками на металической основе, не только не выявил их преимуществ, но и оказался настоящим бедствием. Делая обзор своего опыта с 1980 до 1982, Ritter с соавторами демонстрировали, что вероятность расшатывания компонентов с металической основой была статистически больше чем с цементными полиэтиленовыми имплантатами (P

Вертлужные компоненты эндопротеза цементной фиксации

Совокупность конструктивных особенностей компонентов эндопротеза, определяемых в специализированной литературе как «дизайн» имплантата, во многом определяет успех или неудачу использования различных эндопротезных систем. Большинство попыток повысить эффективность функционирования вертлужного компонента за счет изменения дизайна предпринималось в отношении бесцементных конструкций. Дополнительные особенности дизайна должны были обеспечить стабильность, предотвратить развитие «импинджмент» — синдрома, оптимизировать движения, способствовать сохранению кости и обеспечить простоту ревизии. Дизайн цементных чашек менее разнообразен — большинство современных вертлужных компонентов цементной фиксации имеют схожую конструкцию.

Отношение к цементным вертлужным компонентам существенно различается в разных странах, в частности, в Соединенных Штатах цементные чашки практически не используются из-за риска их расшатывания. При многочисленных исследованиях отдаленных результатов применения цементных чашек из UHMWPE на контрольных рентгенограммах в 25-100% случаев выявлялись линии просветления на границе цемент-кость. Однако объективная оценка клинического опыта подтверждает целесообразность имплантации цементных чашек пожилым пациентам старше 70 лет. Длительные сроки выживаемости цементных чашек, по данным Шведского и Норвежского регистров, объясняют высокую популярность этих конструкций в Скандинавских странах. Такой же точки зрения придерживаются и английские ортопеды. Возможно, популярность цементной техники фиксации компонентов эндопротезов в этих странах связана с преимущественным развитием социальной медицины и объясняется относительно невысокой стоимостью цементных имплантатов.

Рис. 1. Увеличение деформации, наблюдаемое в полиметилметакрилате для тонкого вкладыша толщиной 2 мм (UHMWPE) по сравнению с моделями толщиной 4 и 5 мм.
(Oh I. et al. 1985).

Вертлужный компонент и толщина цементной мантии

Исследования по методу конечных элементов показали, что при функционировании искусственного сустава возникает концентрация напряжений: 1) в губчатой кости над чашкой; 2) в цементной мантии; 3) в медиальной стенке подвздошной кости; 4) непосредственно в вертлужной впадине. Уровень напряжения в подлежащей субхондральной кости увеличивается с уменьшением толщины стенки полиэтиленового вертлужного компонента, соответственно увеличивается и напряжение в пределах полиметилметакрилата (ПММА). Кроме того, уровень напряжения при растяжении и сжатии зависит от размера головки эндопротеза. Между головками диаметром 22 мм и 44 мм максимальное увеличение напряжения растяжения отличается на 400%, а максимальное напряжение сжатия — на 200%. С увеличением толщины UHMWPE пропорционально уменьшается микронапряжение в подлежащих структурах, т.е. более толстый компонент лучше перераспределяет нагрузку (рис. 1). Изменение толщины цемента с 1 мм до 3 — 5 мм не только уменьшает ротационную нестабильность вертлужного компонента, но и изменяет нагрузку на вертлужную впадину. Более толстая цементная мантия приводит к снижению напряжения и более однородному его распределению (рис. 2).

Теоретические исследования нагрузки, испытываемой вертлужной впадиной от имплантированного эндопротеза, определяют тенденции деформации чашки от увеличения сжимающих усилий в ее куполе и максимальных усилий растяжения на периферии (рис. 3). Возможна коррекция этого эффекта за счет четкого соблюдения методики имплантации, которая может способствовать лучшему перераспределению напряжения. При нормальной установке участком наибольшего напряжения является задневнутренний отдел вертлужной впадины. Поскольку пиковые напряжения в губчатой кости больше, чем в субхондральной, она плохо противостоит усилиям, переданным через имплантат. Эти данные Н. Oonishi указывают, что при обработке вертлужной впадины необходимо попытаться сохранить субхондральную кость, и что идеальное направление результирующего вектора силы — кзади и вверх. В 80-х годах был разработан новый дизайн полиэтиленовой чашки, впрессованной в металлическую оболочку с пористым покрытием для лучшей фиксации цемента. Увеличение напряжения в ПММА, происходящее после удаления субхондральной кости, уменьшается при помощи такого имплантата. Экспериментальные исследования с использованием метода конечных элементов подтвердили более равномерное распределение напряжения на цемент и вертлужную впадину. Несмотря на такое теоретическое обоснование, клиническое применение цементных чашек на металлической основе не только не выявило их преимуществ, но и оказалось настоящим бедствием. Описывая свой опыт с 1980 по 1982 гг., М.А Ritter с соавторами показали, что вероятность расшатывания компонентов с металлической основой была статистически больше, чем с цементными полиэтиленовыми имплантатами (Р

Рис. 2. Распределение нагрузки при различной толщине мантии ПММА: а — 1 мм; b — 3 мм; с — 5 мм. Отмечается уменьшение пиковых усилий при более толстой мантии ПММА (Carter D.R. et al., 1982).

Рис. 3. Эффект деформации установленного вертлужного компонента (Morrey B.F., 2003).

Расчетное поверхностное контактное напряжение для моделируемой системы с головкой 28 мм меньше, чем для головки диаметром 22 мм. С увеличением клиренса от 0,1 до 0,5 мм поверхностное напряжение увеличивается пропорционально, но не линейно. Следовательно, размер головки не является главным определяющим фактором при проектировании полностью полиэтиленовой чашки, если толщина стенки составляет не менее 8 мм.

Рис. 4. Цементный вертлужный компонент (ZCA, Zimmer).

Дизайн компонента с ребристой наружной поверхностью, имеющей желоба достаточной глубины и ширины для фиксации цемента, вероятно, является самым эффективным с точки зрения ротационной стабильности. Как правило, желоба имеют прямоугольную форму и соединены друг с другом, что способствует прочному связыванию с цементом. Спейсоры или шипы, обращенные к поверхности вертлужной впадины, гарантируют минимальную и однородную толщину мантии цемента. Кроме того, результаты экспериментальных исследований показали, что при установке фланец или губа обеспечивают лучшую прессуризацию цемента в подлежащую кость. Соответственно идеальный вертлужный компонент должен иметь ребристую наружную поверхность, ряд выступов-спейсоров, гарантирующих однородную цементную мантию и периферический фланец, чтобы улучшить проникновение цемента в кость (рис. 4). При наличии антилюксационного наклона края полиэтиленовой чашки обеспечивается большая стабильность сустава.

Особенности техники

Совершенствование методики установки верт- лужных компонентов цементной фиксации происходило в основном по трем направлениям: 1) подготовка вертлужной впадины; 2) обеспечение достаточной толщины и однородности мантии ПММА; 3) создание условий для эффективного проникновения ПММА в подлежащую кость.

Последовательная разработка фрезами осуществляется, по возможности, только до субхондральной кости. Тонким сверлом создается ряд перфоративных отверстий глубиной и диаметром около 3 мм, распределенных по окружности вертлужной впадины, особенно в склерозированных областях, или сверлом диаметром 9 — 10 мм формируется три канала в лонной, седалищной и подвздошной костях. Пульсационный лаваж способствует лучшему гемостазу и очищает поверхность от крови и жира. Вертлужная впадина тщательно высушивается, а цемент вводится на стадии достаточной эластичности. Поскольку ПММА не является клеем, фиксация достигается за счет проникновения цемента в поры губчатой костной ткани и неровности полиэтилена.

Распределение цемента во впадине осуществляется вручную и с помощью инструментов для оптимизации внедрения цемента, особенно в области верхней, наиболее нагружаемой поверхности. Для дальнейшей прессуризации цемента применяется силиконовый плунжер. Вертлужный компонент должен быть на 2 — 4 мм меньше в диаметре, чем наибольшая фреза и внедряться под углом 15° антеверсии и с наклоном в 40° (обычно это делается под углом 45°). Такая техника позволяет обеспечить однородную качественную мантию на границе кость-цемент (рис. 5).

Рис. 5. Правильно установленный вертлужный компонент с однородной цементной мантией достаточной толщины.

Поскольку ПММА может быть самым слабым звеном в долговечности имплантата, для оптимальной фиксации была предложена критическая минимальная толщина цементной мантии. Соотношения напряжения ПММА, в зависимости от приложенной нагрузки, демонстрируются на рисунке 1. Это теоретическое наблюдение подтвердилось в клинической практике. Чтобы гарантировать, что цементная мантия составляет, по крайней мере, 3 мм, многие чашки имеют шипы или спейсеры, надежно обеспечивающие достижение однородности и адекватной толщины мантии. В настоящее время отсутствуют какие-либо клинические данные, подтверждающие, что эта особенность дизайна не только теоретически, но и практически увеличивает долговечность службы имплантата. Тем не менее, мы в большинстве случаев рассверливаем вертлужную впадину, по крайней мере, на 2 мм больше используемого компонента, чтобы гарантировать минимальную толщину мантии ПММА 2-4 мм.

Основной проблемой, вызывающей беспокойство клиницистов, является несоответствие между рентгеновскими данными и клиническими результатами, даже в случаях тщательного систематического анализа рентгенограмм. Несмотря на то, что во многих случаях в отдаленном периоде после операции наблюдаются линии рентгеновского просветления вокруг чашки, клинические результаты при этом остаются удовлетворительными. Большой интерес представляет исследование Е. Garcia-Cimbrelo и L. Munuera, в котором они сообщают об опыте лечения 680 пациентов, наблюдаемых в среднем почти 13 лет. На основе анализа рентгенографических и клинических данных оценивались «ранняя» (менее 10 лет после операции) и «поздняя» (более 10 лет) несостоятельность цементных вертлужных компонентов. Из 680 пациентов раннее появление зоны остеолиза отмечалось у 29, а позднее — у 32. Только 76% из 29 пациентов первой группы имели клинические признаки нестабильности, что составляло всего 1,5% от общего числа больных. Также и во второй группе только у 28% из 32 человек состояние эндопротеза классифицировалось по клиническим критериям как поздняя нестабильность. Таким образом, в целом всего около 2% пациентов в этом наблюдении имели клинически неудовлетворительные результаты. Линии просветления на рентгенограммах в сроки менее 10 лет наблюдались в основном у пациентов с врожденной дисплазией тазобедренного сустава, переломом вертлужной впадины и ее протрузией. Напротив, при появлении просветлений на рентгенограммах в сроки более 10 лет в 56% из 32 случаев причиной послужили нарастающие темпы износа полиэтилена, который составил более 2 мм (Р

О такой же эффективности цементных вертлужных компонентов из UHMWPE сообщают G. Hartofilakidis с коллегами из Афин. При оценке состояния 359 протезов Charnley в период от 1 до 4 лет отмечалось 98% удовлетворительных рентгеновских результатов, через 5-9 лет их число сократилось до 92%. Но при средних сроках наблюдения более 10 лет только в 78% случаев получен удовлетворительный результат по данным рентгенограмм. Однако при этом клиническая эффективность остается на очень высоком уровне. Последние данные Шведского регистра показывают, что уровень несостоятельности цементных вертлужных компонентов при среднем сроке наблюдения 14 лет составляет 5%.

Несостоятельность цемента и продукты износа

На основании анализа гистологических данных нестабильных вертлужных компонентов H.G. Willert с соавторами отмечали меньшее расшатывание, если мантия ПММА не была фрагментирована. Это позволяет считать несостоятельность ПММА причиной поздней нестабильности. Возможно, что мелкие фрагменты ПММА попадают в узел трения между UHMWPE и металлической головкой (трение с третьим телом), ухудшая и ускоряя процесс износа.

Влияние цементной техники

G.M. Russotti с коллегами проанализировали 5- 7-летние результаты 251 операции, выполненной с использованием так называемой современной методики цементирования с 1978 по 1980 гг.. Очевидные рентгеновские признаки расшатывания были выявлены только у одного пациента, и в течение этого времени не выполнялось ни одной ревизии чашки. Примерно такие же данные получили C.N. Cornell и C.S. Ranawat в результате исследования линий остеолиза вокруг вертлужных компонентов, при установке которых применялся пульсационный лаваж. В группе, где имплантаты были установлены без этой методики (с 1971 по 1978 гг.), наблюдалось значительно большее число рентгенопрозрачных линий, чем в группе, где операции выполнялись с импульсным промыванием (с 1979 по 1980 гг.).

Одним из наиболее полных исследований цементных вертлужных компонентов является изучение в Mayo Clinic 2000 первичных эндопротезирований конструкциями Charnley на протяжении 25 лет. Было показано, что основным фактором, коррелирующим с выживаемостью чашки, был возраст пациента. Двадцатипятилетняя выживаемость составила 68,2% у пациентов моложе 40 лет и приближалась к 100% у больных в возрасте 80 лет и старше. При этом у мужчин ревизии по поводу асептического расшатывания происходили в два раза чаще, чем у женщин: 25-летняя выживаемость составила 95% для женщин и 81% — для мужчин (Р
Другие исследования также подтверждают, что у молодых пациентов больше проблем возникает по поводу цементных чашек, чем цементных бедренных компонентов.

Из-за несоответствия между рентгенологическими данными и клиническими результатами остаются разногласия относительно показаний к использованию вертлужных компонентов из UHMWPE как в ортопедическом сообществе, так и в пределах нашего учреждения. Мы в настоящее время считаем показанием для применения цементных чашек необходимость эндопротезирования у больных старше 70 — 75 лет, обычно с переломами шейки бедра, или выраженные изменения качества кости, не позволяющие обеспечить стабильную фиксацию способом «press-fit» у более молодых пациентов. В сложных случаях при первичном эндопротезировании и при ревизиях цементная фиксация вертлужного компонента выполняется в сочетании с антипротрузионными конструкциями. Самостоятельное использование цементных чашек при ревизионных вмешательствах, по нашим наблюдениям и данным литературы, приводит к ранним неудачам.

В РНИИТО им. Р. Р. Вредена в качестве цементного вертлужного компонента в последние годы обычно используется чашка ZCA (Zimmer), выполненная из UHMWPE и имеющая прессуризирующий периферический фланец, ребристую наружную поверхность и небольшие ножки, обеспечивающие минимальную толщину цементной мантии. В соответствии с рекомендацией фирмы, возможна установка чашки размер-в-размер, поскольку размер фрезы больше диаметра купола и соответствует наружному диаметру фланца. Однако можно использовать чашку на 2 мм меньше размера последней фрезы для формирования более толстой мантии. Достоинствами чашки является достаточная линейка от 43 до 61 мм с интервалом в 2 мм, хорошее качество полиэтилена и наличие компонентов с антилюксационным валиком. Маленькие размеры (43 и 45 мм) соответствуют диаметру головки в 22 мм. Особенностей при имплантации чашки нет.

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