Цементная чашка эндопротеза тазобедренного сустава

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.

Что собой представляют?

В зависимости от того, выполняется полное или частичное протезирование сустава, применяются тотальные эндопротезы и конструкции, замещающие разрушенную часть сочленения. Полный имплант ASR фирмы DePuy для поверхностного протезирования тазобедренного сустава конструктивно выполнен как искусственная имитация суставной сумки, где одна металлическая чашка крепится к головке бедренной кости, а вторая полностью металлическая чашечка входит в вертлужную впадину. Протез работает как обычный человеческий сустав, разница пациентом не ощущается.

Тотальное эндопротезирование проводят в случае полного разрушения сустава.

Пациенты внимательно относятся к выбору эндопротеза, понимая, что от свойств медицинской металлоконструкции во многом зависит качество жизни после операции. Но эти переживания не имеют основания, ведь авторитетный хирург никогда не использует материалы низкого качества. Хорошо выполненная операция — это визитная карточка ортопеда-травматолога, определяющая его успешность как специалиста, доверие пациентов и, соответственно спрос на медицинские услуги.

В период подготовки к операции врач обязательно расскажет, какие эндопротезы могут быть применены в конкретном случае, какие недостатки и достоинства есть у каждой конструкции. Пациент получит исчерпывающую информацию о применяемых протезах и получит рекомендации специалиста, которые помогут сделать обоснованный выбор.

Все виды эндопртезов делятся на три группы по типу закрепления в суставе: имплантаты с цементной, бесцементной и гибридной фиксацией. Элементами бесцементной конструкции являются: головка, опорная ножка, чаша и вкладыш. У цементного протеза аналогичное устройство, но только вертлужный компонент является цельным (то есть, не разделен на чашу и вкладыш).

По конструктивному устройству различают однополюсные и двухполюсные эндопротезы. Однополюсные используют для замены головки шейки бедренной кости, двухполюсные – для замены головки и вертлужной впадины тазобедренного сустава.

Разница между цементным и бесцементным эндопротезирование

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

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.

Абсолютных противопоказаний не так много, и большинство из них относится к сфере общей хирургии:

• Заболевания органов кроветворения;
• Тяжелые психические расстройства;
• Сердечная недостаточность (стадия декомпенсации);Оострые инфекционные заболевания;
• Глаукома;
• Тотальное разрушение костной ткани.
• Детский возраст (стадия формирования скелетной системы).

Относительными противопоказаниями являются функциональные хронические заболевания в стадии ремиссии, невроз, сахарный диабет, деформации костей и суставов конечностей, склонность к аллергическим реакциям, избыточный вес.

Как не существует одинаковых черт лица, так нет в природе двух абсолютно одинаковых суставов. У каждого человека есть анатомические особенности скелетной системы (различия по размерам, форме, расположения кистей, сухожилий, связок). Именно поэтому выпускается множество типоразмеров имплантатов — разнообразие моделей позволяет выбрать подходящий вариант конструкции. Абсолютная совместимость ножки протеза и сустава достигается после обработки канала бедренной кости.

Бесцементные ножки эндопротеза имеют шероховатую структуру, что позволяет костной ткани врастать в основание протеза. Метод установки конструкции этого типа называется техникой «плотной посадки» (press-fit). Проще говоря, ножка вколачивается в канал бедренной кости после его предварительной обработки под форму основания протеза.

Для производства бесцементных эндопротезов используют сплавы на основе титана, отличающего лучшими показателями биологической совместимости. Внешним покрытием ножки бесцементного протеза является гидроксиапатит кальция или другие составы, ускоряющие процесс врастания кости в структуру искусственного материала.

Производители эндопротезов применяют собственные технологии и решения, придающие конструкциям определенные свойства. Для более плотной посадки в костном канале ножка укрепляется различными выступами, ребрами, дугами и прочими фиксирующими элементами. Подбор ножки осуществлялся по рентгенограмме. Травматолог прикладывает заранее заготовленные шаблоны внутриканальных оснований, определяя степень совместимости конфигурации с фрагментами сустава.

Форма ножки поможет быть прямой, расширяющейся кверху, изогнутой. Поперечное сечение основания протеза – круглое или четырехугольное. Какой бы ни был конфигурация имплантата, он должен решить главную задачу — обеспечить максимально возможную равномерность перехода нагрузки на кость по всей длине и окружности канала бедренной кости.

Чашка эндопротеза тазобедренного сустава называется в ортопедии вертлужным (или ацетабулярным) компонентом. Это часть протеза, закрепляемая в области вертлужной впадины по цементной или бесцементной методике. Форма компонента может быть полусферической или низкопрофильной (с меньшей областью внешнего выступа).

Низкопрофильные конструкции обеспечивают широкий диапазон движений, но, в то же время являются менее надежными при высоких нагрузках, поскольку низкие бортики не могут предотвратить смещение (вывих) головки бедренной кости из чаши эндопротеза. В последние годы получили распространение модернизированные конструкции, в которых бортики чаши укреплены дополнительными козырьками.

Чашки цементной фиксации изготавливают из высокомолекулярного полиэтилена, бесцементные — из титанового сплава (добавляется алюминий и ниобий). Поверхность бесцементных чашек грубовато-шероховатая, что обеспечивается покрытием из мелких зернистых шариков. Через отверстия на поверхности детали эндопротеза проходят фиксирующие винты или стрежни.

Головка и вкладыш эндопротеза

Вкладыш устанавливается внутри чаши, а головка накручивается на конус ножки протеза. Головка в пределах анатомической амплитуды двигается внутри вкладыша. Контактные области протезов (вкладыш-головка) называют узлами трения. Срок службы эндопротеза зависит от износостойкости материалов в зоне соприкосновения. По видам шарнирных пар в области трения различают следующие сочетания:

• Металл-металл;
• Металл-керамика;
• Металл-полиэтилен;
• Керамика-полиэтилен.

Врач выбирает конструкцию с учетом клинический картины и физиологических особенностей костно-мышечного аппарата пациента.

Виды операций по эндопротезированию тазобедренного сустава

Эндопротезирование тазобедренного сустава — это операция по замене части сустава искусственным компонентом (имплантатом). Все многообразные виды хирургии в этой области делятся на две группы: частичное и полное (тотальное) протезирование. Гемиартропластика (неполное протезирование) предусматривает замену бедренной головки при сохранении вертлужной впадины. При тотальной хирургии осуществляется замена вертлужной впадины и бедренной головки.

Вид оперативного лечения выбирает хирург-ортопед принимая во внимание следующие факторы:

• Возраст пациента;
• Состояние костной и хрящевой ткани;
• Характер патологического процесса (травма, болезнь);
• Общее состояние здоровья.

В отношении пациентов преклонного возраста чаще применяют частичное протезирование, поскольку данная операция является более щадящей, и не сопряжена с обильной кровопотерей. Недостаток – относительно недолгий срок службы эндопротеза (5-6 лет).

Тотальное эндопротезирование тазобедренного сустава —технически сложная операция, во время которой удаляется хрящевая ткань и субхондрональные кости, опиливаются поверхности сустава, после чего происходит установка эндопротеза (по цементной или бесцементной технологии). Недостаток – длительное время пациент находится под наркозом, травмируются мягкие ткани, не исключена значительная потеря крови. Преимущество — длительный срок службы имплантата, полное восстановление функциональности сустава.

Выбор техники проведения операции

Хирургическая техника для обеспечения доступа к суставной связке выбирается в период подготовки к операции с учетом нескольких факторов:

• Характер и масштаб патологии;
• Состояние костно-суставной ткани;
• Состояние здоровья и возраст пациента;
• Личный опыт и наработки хирурга.

Методика проведения операции зависит от выбора доступа (разреза) к участку, где проводятся хирургические манипуляции. Разрез может быть передним, переднебоковым, задним, комбинированным.

При проведении операций по эндопротезированию тазобедренного сустава чаще всего применяется задний доступ, который является наиболее физиологичным, в наименьшей степени травмирует мягкие ткани, нервны и мышцы, а также снижает вероятность повреждения отводящего механизма.

Расширенный доступ к оперируемому участку применяют при проведении повторных операций, необходимость которых вызвана врачебным просчетом, отторжением имплантата или вторичной травмой. Широкий доступ обеспечивает полный обзор бедренной кости. Разрез может быть прямым продольным, иметь дугообразную или крюкообразную форму.

После того как разрез будет сделан, хирург аккуратно раздвигает мышцы и фасции, вскрывает суставную капсулу, проводит резекцию поврежденных фрагментов. Удаляется бедренная головка, вертлюжная впадина тщательно очищается (при тотальной операции вертлужная впадина удаляется вместе с бедренной головкой).

Следующий этап — установка фиксирующего протеза (на металлические стержни или цемент), затем апробирование дистальной области искусственного сустава. Если отклонения не обнаружатся, хирург обрабатывает костномозговой канал, куда вставляет ножку протеза, а головка имплантата вводится в вертлужную впадину (или в искусственную полусферическую чашку). После установки тотального или частичного протеза рана послойно ушивается, вставляются дренажные трубки.

Протез выполняет все функции суставного узла.

Пациенты, остановившие выбор на полностью металлическом импланте De Puy, могут после консультации с врачом в зависимости от типа операции выбрать один из протезов системы ASR Hip System, имитирующей человеческий суставной узел. Существует два наиболее популярных вида суставозаменителей для тотального и поверхностного эндопротезирования:

1. ASR XL для полной замены разрушенного узла. Состоит из прикрепленного к стержню металлического аналога головки бедренной кости, представленного шаром, и чашки, выстилающей впадину.
2. Имплант для поверхностного эндопротезирования. Сконструирован из чашки, соприкасающейся с вертлужной впадиной, и чашечки, надеваемой на головку бедренной кости пациента.

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.

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.

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.

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