История развития эндопротезирования тазобедренного сустава

История эндопротезирования берёт своё начало в 18 веке. В те времена было приложено много усилий для улучшения или восстановления функции болезненных деформированных суставов. Долгое время единственным эффективным методом лечения было артродезирование сустава.

Начало замещению собственного сустава на искусственный положил ТЕМИСТОКЛЕС ГЛЮК в 1890 году в Берлине, когда использовал коленный сустав из слоновой кости при лечении туберкулёзного гонита (Gluck 1890). В качестве фиксирующего цемента он использовал смесь из канифоли, гипса и пудры из пемзы.

Следующий шаг в развитии эндопротезирования сделал СМИТ-ПЕТЕРСОН 1917 и 1923 годах (Smith-Petersen 1939, 1948). Он устанавливал сферический колпачок из кобальт-хромового сплава (виталиум) на разрушенную головку бедренной кости. Осложнениями этого метода явились некрозы, вызывающие разрушение головки и шейки бедра (рис.1,2). Первая успешная имплантация бесцементного тотального эндопротеза тазобедренного сустава была проведена ВАЙЛСОМ в 1938 году (Wiles 1958). Закрепление стальной чашки эндопротеза осуществлялось двумя шурупами. Головка протеза также была изготовлена из стали. Она фиксировалась с помощью специального винта, проведённого через шейку бедра.

В 1946 году братья ДЖИН и РОБЕРТ ЖУДЕ открыли новую эру в эндопротезировании тазобедренного сустава (Judet und Judet 1950). С помощью гемипластики, он заменяли повреждённую головку бедренной кости на головку из плексигласа. Искусственная головка фиксировалась в шейке бедра посредствам стального штифта, расположенного в её центре. Большая скорость износа имплантата приводила к возникновению реакций тканевой несовместимости и, как следствие, расшатыванию конструкции. В этой связи метод не нашёл широкого применения (рис.3,4).

В 1940 году АУСТИН МУР из Атланты предложил названный его именем протез головки с окончатой ножкой (Moore und Bohlmann 1943) (рис.5,6). Однако, все протезы, при установке которых заменялась лишь головка бедра – монополярные эндопротезы, не явились окончательным решением всех проблем эндопротезирования, поскольку со временем медленно происходила протрузия (проваливание) головки протеза в малый таз через вертлужную впадину, которая «протиралась» этой головкой.

Первый по-настоящему пригодный эндопротез тазобедренного сустава – тотальный эндопротез — предложил в 1951 году Г.К. Мак-Кей из Норвиджа сначала из нержавеющей стали, затем сплава хрома и кобальта (McKee 1951). Чашка сустава крепилась к костям таза с помощью металлических штифтов (рис.7). MERLE D`AUBIGNE (Merle d`Aubigne und Postel 1954), GOSSET (Gosset 1950) а также RETTIG (Rettig 1952) и LANGE (Lange 1951) изготовляли протезы из плексигласа, устанавливаемые в костномозговой канал. Эти протезы находили клиническое применение вплоть до 60 годов.

В 1959 году английским врачом сэром ДЖОНОМ ЧАНЛИ (рис.8) была разработана «исходная модель» для всех современных эндопротезов тазобедренного сустава. Чанли скомбинировал маленькую металлическую головку сначала с тефлоновой чашкой. Так как тефлон оказался непригодным из-за значительного истирания, его вскоре заменили на полиэтилен. В связи с получением очень хороших результатов использования, этот протез и до сегодняшнего дня является признанным эталоном (рис.9). С введением ЧАНЛИ (Charnley 1960) так называемого принципа „Low-Friction“ в комбинации с использованием метилметакрилата в качестве костного цемента, получило стремительное развитие так называемое цементное эндопротезирование. Применение метилметакрилата в качестве костного цемента позволило достичь стабильности имплантата непосредственно в момент установки. Наряду с успешным развитием цементного эндопротезирования, проводились исследования по установке бесцементных имплантатов. Первые тотальные бесцементные эндопротезы были имплантированы ВАЙЛСОМ в 1938 году в Лондоне (Wiles 1953). МАК-КЕЙ в 1952 году имплантировал бесцементную чашку на шурупах (McKee 1951, 1970).

В СССР, разработанный СИВАШОМ в начале 60 годов бесцементный тотальный эндопротез, получил широкое распространение преимущественно в странах восточной Европы (Sivash 1969) (рис.10).

Благодаря успехам в разработке макро- и микроповерхностей, а также биоактивной керамики, которые дают возможность стабильной связи эндопротеза и кости («врастание кости в эндопротез»), с 70х годов прошлого столетия бесцементное эндопротезирование тазобедренного сустава заняло подобающее место среди высокоэффективных ортопедических операций наряду с цементным эндопротезированием (Kienapfel 1994).

Принцип Чанли и его успех (цементное эндопротезирование)

Существенной проблемой эндопротезирования была необходимость стабильной фиксации чашки эндопротеза в вертлужной впадине и бедренного компонента в канале бедра. Хотя определённые успехи в эндопротезировании уже были достигнуты, однако, до конца 50-х годов XX-го века ни одного нормально функционирующего эндопротеза тазобедренного сустава не было. Поэтому, можно с уверенностью говорить, что в то время любая установка искусственного сустава была лишь на стадии эксперимента. Окончательный прорыв в эндопротезировании совершил английский хирург сэр Джон Чанли, впервые использовав при эндопротезировании костный цемент и полиэтилен (Ungethüm und Blömer 1987). Надёжная фиксация бедренного и вертлужного компонента с помощью костного цемента стала решающим фактором, обеспечившим успех эндопротезирования тазобедренного сустава (рис.11). Трущаяся пара металл-пластик (сначала тефлон, потом полиэтилен) существенно снизила скорость изнашивания компонентов эндопротеза. Применение полиэтиленовой чашки в качестве трущейся поверхности для головки эндопротеза позволило улучшить скольжение и износостойкость. Бедренный компонент был снабжён головкой low-friction, диаметром 22 мм, которая способствовала ещё меньшему износу (Draenert et al. 1999). Чанли основал первую исследовательскую лабораторию прикладной хирургии. В этой лаборатории он занимался вопросами и проблемами эндопротезирования. Есть информация, что первые инструменты для исследования трения он изготовил в своём гараже. Чанли первым исследовал механизм, биомеханику и патологию тазобедренных суставов. В связи с этим его считают основателем эндопротезирования (Draenert et al. 1999). Использование метилметакрилата, который уже применялся в стоматологии с 60 годов, привело к снижению действующего на кость давления и срезывающей силы. Причиной этого стало увеличение поверхности соприкосновения импланта и кости. Кроме того, впервые стала возможной первичная стабильность имплантата. До сегодняшнего дня полиметилметакрилат, частично изменённый в своём составе (добавление антибиотиков, изменение вязкости), с изменённой техникой изготовления (добавление мономеров и вакуумный замес) и аппликации (промывание костного ложа под давлением, аппликация цемента под давлением, ретроградное введение цемента) применяется с бесспорным успехом. Бесцементное протезирование. Уже описанные разработанные до Чанли бесцементные эндопротезы тазобедренного сустава, были на время вытеснены имплантатами с цементной фиксацией. Только позднее вновь возник интерес к имплантатам с бесцементной фиксацией. Причиной стала потенциально более высокая долговечность бесцементного имплантата, а также простота ревизионного вмешательства. Первичная стабильность бесцементного протеза значительно ниже, чем при использовании цементного имплантата. Однако отсутствие цемента даёт возможность лучшей и долговечной связи между имплантатом и костью, «врастание» имплантата в кость. Первая установка бесцементного протеза была проведена P. Weils в 1938 году в Лондоне. Фиксация чашки происходила по средствам двух шурупов, в то время как головка укреплялась с помощью винта, проведённого через шейку (Wiles 1958, Scales 1967). Более поздние модели ограничивались лишь фиксацией ножки протеза в проксимальном отделе бедра (Moore 1943, Judet 1950 und 1952). Так же в качестве гемиартропластики (монополярные эндопротезы) планировалось использование протезов, изготовленных из сплавов металлов (Moore 1952, Thompson 1954). В1968 году Ring имплантировал бесцементный имплант, в котором чашка была привинчена к тазу, а головка от эндопротеза Мура, фиксированного в костно-мозговом канале. Эта модель находит применение до сегодняшнего дня. Первые бесцементные протезы, установленные в большом количестве, были протезы Сиваша в Советском Союзе в 60-х годах, которые изготавливались из сплава Ti6AI4-V (Siwash 1969). Эти протезы получили особое распространение в Восточной Европе. Успех бесцементной артропластики зависит от достижения адекватной первоначальной фиксации. Для этого ножка протеза подгоняется точно по кости. Этим достигается так называемым press-fit – способ установки имланта методом тугой посадки. Костная интеграция, следующая за первичной фиксацией, соответствует вторичной фиксации. В идеальном случае после достижения достаточной первичной и вторичной стабильности, появляется более физиологичная передача растяжения и сжатия на смежное костное ложе. Также является важным применение биосовместимого материала с наиболее пригодной поверхностной структурой. При этом поверхность металла должна быть увеличена в тех местах, где необходимо прочное прирастание кости к протезу. Такая возможность предоставляется при использовании так называемых принципов «макропрофилирования» (размер пор >= 0,5 мм) и «микропрофилирования» (размер пор < 0,5 мм) поверхности имплантата. Этого дизайна протеза достиг в 1974 году MITTELMEIER, что соответствовало принципу «макропрофилирования». Сегодня для «микропрофилирования» используют протравливание поверхности протеза или обработку струёй песка, чтобы придать поверхности шероховатость. Также используется внедрение по наружной поверхности протеза шариков или четырехгранников (рис.12). Следующей возможностью для увеличения поверхности, является покрытие титанового протеза биоактивной керамикой, такой как, например, гидроксиаппатит, который является неорганической составляющей костной ткани. Сегодня в мире имеется более 800 типов бесцементных протезов. Форма и длина ножки протеза различна. По форме бывают прямые и анатомические протезы. Основная часть ножки может быть круглой или плоской. Классические протезы устанавливаются в области метафиза и диафиза бедра. Так называемые протезы с укороченной ножкой устанавливаются только в области метафиза. Существуют также эндопротезы шейки бедра, фиксация которых в кости ограничена, соответственно, лишь шейкой (рис.13-15).

Различают два типа бесцементных чашек – ввинчивающиеся чашки, и чашки press-fit. Данные типы чашек подразумевают различные способы достижения первичной стабильности. Ввинчивающиеся чашки имеют на своей наружной поверхности резьбу. Эти чашки вкручивают в кость подобно винту (рис.16). Чашки press-fit работают по принципу кнопки (на одежде). Костное ложе для чашки разрабатывается фрезой несколько меньшего размера, чем сама чашка (как правило, на 2 мм). Чашка, соответственно, несколько больше, чем это «отверстие». В это отверстие она впрессовывается как кнопка («застёгивается») за счет эластических свойств вертлужной впадины (рис.17). По форме, среди прочих, различают полусферические чашки, чашки со сглаженным полюсом, чашки low-profile (полусферические чашки со сглаженным экватором) и эллиптические чашки. Так же как и ножки протеза, чашки несут на своей поверхности макро и микропрофилирование.

Автор профессор Андреас Рот (Andreas Roth, Eisenberg, Germany), перевод Сиротин И.В.

replaced.ru

Источник