Керамические пары трения тазобедренных суставах
Впервые керамические эндопротезы тазобедренного сустава были использованы в Европе еще в 1980-х годах, но в США они получили одобрение на имплантацию пациентам не так давно. Керамические материалы являются неплохой альтернативой разного рода сплавам. У керамики есть свои уникальные свойства, особо ценные при создании протезов, продлевающие срок их службы и улучшающие функциональные характеристики.
Малоинвазивное эндопротезирование в Чехии: врачи, реабилитация, сроки и цены.
Узнать подробнее
Виды керамики
Разные виды керамики.
Типы материала тела сустава:
- инертная. Не дает костным тканям врастать и сохраняет свою форму;
- биоактивная. Ассимилируется с костными тканями, но форма остается прежней;
- биодеградируемая. Полностью растворяется и замещается.
Типы керамики:
- На оксидах алюминия, цинка и титана. Такие протезы относятся к биоинертным. Они прочные, характеризуются высокой степенью биосовместимости. Обычно идут в узлах трения керамика-полиэтилен и керамика-керамика.
- Циркониевая. Диоксид циркония не уступает металлу по прочности. Однако в компании с примесью иттрия несколько токсичен для организма.
- Карбоновая (C-Si, С). Биоинертный материал повышенной прочности, обладающий отличной биологической совместимостью. Часто используется при изготовлении вкладышей в ацетабулярные чашки, стержней имплантатов.
- На основе фосфатов кальция и алюминатов. Биоактивный, но не деградируемый материал. Изделия из него могут выступать посредниками между костью, имплантатами и другими биоматериалами. А также используются в качестве носителей различных активных веществ с быстрым поверхностным высвобождением.
- На основе сульфатов кальция, фосфатов и алюминатов. Биодеградируемый материал. Может быть носителем активных веществ с медленным поверхностным высвобождением.
- Композитный керамический материал BIOLOX delta. Представляет собой инновационный сплав из оксида алюминия (82%), диоксида циркония (17%) и прочих элементов. Оксид алюминия обладает очень высокой плотностью за счет мелкозернистой структуры матрицы. Изделия отличаются высокой биосовместимостью, износостойкостью, химической и гидротермальной стабильностью.
Пара трения на основе керамики
Узел трения образуется головкой и имплантатом вертлужной впадины – модульной чашей (ацетабулярный компонент). Ацетабулярная чаша состоит из металлической полусферы, которая выпуклой частью фиксируется в вертлужной впадине (на цемент или методом пресс-фит), а также керамического вкладыша, который крепится внутри чаши с помощью специального механизма блокировки (конус Морзе). Именно внутри этого ложа будет скользить головка при движении.
Также есть моноблочные ацетабулярные чаши, в которых вкладыш изначально закреплен на заводе. При установке такого имплантата риск расколоть прокладку отсутствует.
Вкладыши из керамики обладают очень высокой прочностью, поэтому значительно тоньше остальных. Могут идти в паре с головками больших размеров, что означает повышенную стабильность сустава.
Многие западные хирурги сходятся во мнении, что при имплантации тазобедренных суставов у пациентов в возрасте до 75 лет следует использовать монокерамическую пару трения. Поскольку такая совместимость почти не подвержена стиранию и образованию дебриса в отличие от металла, где частички, попадая в кровоток, могут вызвать аллергию и различные патологии почек. В зависимости от состава керамики, компоненты протеза могут быть цветными: если использована алюмиевая (Al2O3) керамика − желтые, а если композитная (смесь алюминия и циркония) − розовые.
Преимущества имплантатов с монокерамической парой трения
- высокая биоинертность;
- повышенная износостойкость;
- антикоррозийность;
- подходят для беременных;
- керамические головки более гладкие, чем металлические;
- можно изготавливать головки больших диаметров;
- высокая чистота обработки поверхности.
Недостатки керамики
Раскол чашки Biolox.
- жесткость;
- иногда в процессе эксплуатации появляется характерный скрип;
- возможность разрушения либо по причине неправильной техники установки, либо сама по себе из-за нарушенной технологии производства имплантата;
- колкость (преимущественно в монокерамической паре, но в последнем поколении материалов почти не случается);
- продукты трения (дебрис) еще больше увеличивают скорость износа протеза. Также их наличие может спровоцировать растворение костной ткани в ложе имплантата. При ревизионных операциях полностью удалить все частицы довольно тяжело. Поэтому применение биоактивных видов керамики при изготовлении эндопротезов спорно.
Примеры износа керамических головок.
Еще одним недостатком эндопротезов из керамики является их высокая стоимость. Однако узел трения керамика-полиэтилен не во многом уступает монокерамическому, но цена значительно ниже.
Исследования 83-х монометаллических (46) и монокерамических (37) узлов трения на коррозийную устойчивость показали, что керамические головки существенно снижают коррозию конуса, в котором крепится ножка.
Производители керамических имплантатов
Сама технология производства керамики достаточно сложна. По этой причине большинство производителей (Zimmer, Smith&Nephew, Biomet, Aesculap, B. Braun, DePuy, Stryker) закупают материал на единственном в своем роде заводе компании немецкой компании CeramTec (выпускает керамику с 1974 года, владеет 93% рынка). За все время существования компания сменила 3 поколения и в данный момент специализируется на 4-м поколении материала − Biolox delta, из которого изготавливаются все инновационные серии имплантатов.
Особое внимание следует уделить недавней разработке российских ученых – нанокерамике. Это уникальный аналог Biolox delta, ни в чем ему не уступающий. Исследования в этой области начались в 2011 году ЗАО «НЭВЗ-керамикс», а в 2015 был имплантирован первый нанокерамический тазобедренный протез. Продукцию уже оценил такой крупный производитель как концерн Johnson&Johnson (DePuy), предложив совместное участие в проекте.
Изделие из нанокерамики может прослужить от 20 лет без замены. Отличается высокой биоинертностью и прочностью. Благодаря достаточно низкой цене в скором времени эти протезы будут широко использоваться при проведении операций по замене тазобедренных суставов в составе государственной программы выдачи квот.
Срок службы эндопротезов
На срок службы влияет не только материал изготовления и мастерство врача, но и различные заболевания типа хронического полиартрита, а также уровень физической активности, состояние костной ткани и вес пациента. Средний срок для тазобедренного имплантата – 10-25 лет. Но это только расчетное время.
Металлические головки в паре с полиэтиленом изнашиваются примерно через 10 лет, а керамические служат гораздо дольше. Керамические эндопротезы тазобедренного сустава самые прочные, со сверхнизким темпом износа (0,0001 мм в год). При благоприятных условиях могут прослужить не одно десятилетие.
Но большинство ревизионных операций проводится не из-за износа, а по причине расшатывания конструкции и дестабилизации сустава.
Источник
Перед операцией встает проблема выбора импланта. Лечащий врач предложит варианты, но пациенту лучше разобраться в вопросах разнообразия эндопротезов. Какой лучше искусственный сустав и сколько он стоит?
Для бесцементной фиксации
Виды тазобедренных имплантов
Выпускаемые заменители тазобедренных суставов имеют высокое качество. Это касается всех производителей, работающих в Европе или в США. Поэтому говорить о том, какой из протезов лучше или хуже некорректно.
Главная суть различия эндопротезов – пара трения, образуемая из-за материалов, из которых изготовлены головка и искусственная вертлужная впадина (либо вкладыш).
- Металл-полиэтилен. Металлическая головка неустойчива к износу, а сложный полимер вкладыша, вставляемого в вертлужную впадину, снижает силу трения. Это экономный вариант, так как цена в Москве на них невысока.
- Металл-металл. Частое сочетание материалов, которое применяют все реже, по причине частых осложнений из-за продуктов трения металла.
- Керамика-керамика. Самый дорогой вариант, так как технически сложен в производстве. Обладает минимальным трением с редкими осложнениями после установки. Керамика имеет высокую цену, так как цена примерно в 2 раза выше аналогов.
Разновидности пар трения.
- Керамика-полиэтилен. «Золотая середина» всех видов конструкций искусственных суставов. Цена сочетается с низким трением и высокой износостойкостью. Головка бедренной кости выполнена из керамики, а вкладыш – из сложного полимера. Отзывы пациентов с установленной конструкцией такого типа положительные.
Розовая — керамика, белая — полиэтилен.
Как фиксируются протезы
Различие в конструкции зависит не только от пары трения. У некоторых пациентов поражается и вертлужная впадина, к которой крепится головка бедренной кости. В этом случае врачу придется заменить обе части поврежденного сустава. Такая операция называется тотальным эндопротезированием.
Виды фиксации импланта в кости:
- Бесцементный протез. Как однополюсная, так и биполярная искусственная конструкция может вставляться в собственную бедренную кость пациента без добавления фиксирующего цемента. Применяется у молодых пациентов с целью увеличить долговечность службы изделия.
- Цементный. Необходим у пожилых пациентов и имеющих аутоиммунные заболевания. Из-за хрупкости собственной бедренной кости, штифт металлической конструкции дополнительно укрепляется цементом. На реабилитацию влияет незначительно, так как возможна установка любой пары трения.
Схема расположения.
Любая искусственная конструкция прослужит много лет при правильной эксплуатации. Главный недостаток керамических протезов – хрупкость и характерный хруст. Если первая проблема дает о себе знать у 0.5% всех пациентов, то судя по отзывам, хорошо слышимый другими людьми хруст в прооперированном суставе, волнует многих.
Так выглядит треснувшая керамическая головка.
Для пары трения металл-металл типична проблема совершенно иного рода. В процессе износа образуется мельчайшая стружка, которая всасывается в кровь и вызывает местную реакцию. Возникают локальные отеки тканей, а намного реже – системная реакция на металл. Отек существенно ограничивает подвижность больных, но поддается лечению консервативно. Однако длительные курсы терапии не способствуют радости людей, которым установлен дорогостоящий искусственный сустав.
Окислы металла под металлической головкой.
Пары трения металл-полиэтилен и керамика-полиэтилен обладают меньшим раздражающим действием. Но для них также характерен местный отек, но со значительно более мягким течением. Однако совершенно недопустимы высокие физические нагрузки, так как они резко повышают износ конструкции.
Как керамика может разрушить окружающие материалы. Тотальный износ.
Малоинвазивное эндопротезирование в Чехии: врачи, реабилитация, сроки и цены.
Узнать подробнее
Тазобедренный сустав: цена протеза
В аптеке искусственные импланты для эндопротезирования не продаются. Ими занимается несколько фирм в крупных городах. Цена будет зависеть от нескольких факторов:
- наценка дилера;
- бренд;
- особенности конструкции;
- покупка напрямую у официального представителя либо через посредника в стационаре;
- качество изготовления и конкретная модель протеза.
В Москве представлены эндопротезы практически всех фирм. Наиболее дешевые импланты предлагает тайваньская «UOC», однако отзывы врачей об этом производителе достаточно настороженные. Суть низкой цены очевидна – китайские и тайваньские компании просто клонируют модели европейских фирм.
Титановый протез известной фирмы-изготовителя в Москве стоит 99-120 тысяч рублей. Азиатские конструкции примерно в 2 раза дешевле. Если пара трения керамика-керамика, то цена колеблется в пределах 200 тысяч рублей. Средний чек классической конструкции металл-полиэтилен не превышает половины от керамического изделия. При покупке в стационаре возможна дополнительная накрутка, маскируемая дополнительными медицинскими услугами.
Купить протез тазобедренного сустава в Москве
Прежде чем самостоятельно приобретать искусственный имплант, необходимо обсудить со специалистом его конструкцию. Важно учесть, какой образ жизни ведет пациент. При активных занятиях спортом в молодом возрасте придется выбирать прочные особенные конструкции. Цены в Москве:
Сколько стоит имплант тазобедренного сустава в столице РФ, зависит от многих причин, особенно от фирмы-изготовителя. Однако керамический эндопротез всегда на 50-70% дороже.
Малоинвазивное эндопротезирование в Чехии: врачи, реабилитация, сроки и цены.
Узнать подробнее
Zimmer – протезы тазобедренного сустава
Можно ли ставить эти протезы? Ответ положительный, так как изделия проходят многоуровневый контроль на производстве, а затем устанавливаются пациентам. Те больные, которым заменили тазобедренный сустав, отмечают высочайшее качество жизни после нескольких месяцев реабилитации. Отзывы свидетельствуют, что срок службы протезов фирмы Zimmer, превышает 15 лет. Опросить многих пациентов не удается, так как из-за преклонного возраста они умирают в силу естественных причин. При патологоанатомических вскрытиях отмечается низкий износ конструкций даже после многолетней эксплуатации.
Главные преимущества эндопротезов фирмы Zimmer можно представить так:
- цена;
- огромный модельный ряд;
- простота установки;
- надежность конструкции;
- большой срок службы;
- низкий процент осложнений;
- широкая дистрибьюторская сеть.
Сколько служит протез больным? При правильной эксплуатации пациент сможет полноценно двигаться всю жизнь. Более 75% людей заканчивают жизнь с первично установленным имплантом.
У конструкций зиммер сроки эксплуатации прописаны в инструкции по применению изделия. Сколько лет гарантирует производитель? Минимум 8 лет полноценных движений. Протез не добавляет массы тела больному, так как сколько весит изделие, строго оговорено в договоре с покупателем. Вес, в зависимости от конструкции, не превышает 500 грамм. Пациентов всегда интересует вопрос, а можно ли бегать или заниматься активным спортом? Но в этом случае ответ зависит от марки установленной конструкции. При керамических протезах допускаются активные занятия спортом, в том числе и бег.
Стоимость тазобедренного протеза
Протезы Zimmer самые популярные, а модельный ряд имеет все необходимые виды ортопедических имплантов. Какие лучше импланты у фирмы? Это зависит от того, как больной будет его использовать. Для обычной повседневной жизни с невысоким темпом подойдут все варианты конструкций. Цена в Москве.
- Классический биполярный имплант. Оснащен парой трения металл-полиэтилен. Долговечность – вплоть до пожизненной при умеренной эксплуатации. Сумма, которую просит за изделие изготовитель, обычно не превышает 120 тысяч рублей.
- Однополюсный титановый протез. Самый дешевый вариант. Протезируется только головка бедренной кости, а вертлужная впадина остается собственной. Пару трения выбрать невозможно, она всегда содержит металлические компоненты. Старт ценника – от 75 тысяч рублей.
- Керамический. Наиболее дорогой вид конструкции. Обладает минимальным градиентом трения и износа. Цена начинается от 200 тысяч рублей.
Черная керамика, которая дороже и долговечнее обычной розовой или желтой.
Если подытожить, то вопрос, сколько стоит конструкция от фирмы Zimmer зависит непосредственно от модели. Цена в Москве начинается от 75 тысяч рублей.
Источник
- Общие сведения
- Пара трения полиэтилен — металл
- Пара трения металл — металл
- Пара трения керамика — керамика
- Какая пара трения лучше?
Общие сведения
Любой движущийся механизм подвержен износу. Эндопротезы суставов — не исключение. Во время ходьбы пациента головка эндопротеза постоянно трется о вертлужный компонент («чашку»), отделяя от него микроскопические частицы материала.
Это нормальный процесс старения искусственного сустава, полностью избавиться от которого пока невозможно. Скорость износа эндопротеза напрямую зависит от материалов, из которых изготовлены головка и чашка. Сочетание этих материалов именуется «парой трения» эндопротеза.
Сегодня при производстве искусственных суставов применяют разнообразные металлические сплавы, пластик (полиэтилен), а также керамику в различных комбинациях. Рассмотрим подробнее пары трения современных эндопротезов и узнаем их преимущества и недостатки.
Скорость износа эндопротеза сустава максимальна для пары трения «стандартный полиэтилен-металл» и минимальна для полностью керамической пары трения. Данные на схеме приблизительные. Реальная скорость износа зависит также от массы пациента и его уровня физической активности.
Пара трения полиэтилен — металл
Это самая распространенная на сегодняшний день пара трения. По данным авторитетнейшего Шведского регистра артропластики, на ее долю приходится порядка 80% операций по эндопротезированию тазобедренного сустава.
В такой паре трения, головка эндопротеза металлическая. Обычно это сплав кобальта и хрома. Вертлужный компонент (или его вкладыш) изготавливается из пластика, а точнее сверхвысокомолекулярного полиэтилена высокой плотности (UHMWPE — ultra-high molecular weight polyethylene).
Данный пластик бывает двух разновидностей:
- стандартный полиэтилен (conventional PE)
- сшитый полиэтилен (cross-linked PE)
Скорость износа стандартного полиэтилена в среднем равна 200 микронам в год, сшитого — 20 микронам в год. Таким образом, за 15 лет эксплуатации будет утрачено около 3 мм толщины чашки для стандартного полиэтилена и около 0,3 мм — сшитого. Как видим, износ сшитого полиэтилена примерно в 10 раз меньше.
Так выглядит изношенный полиэтиленовый лайнер на рентгенограмме. Синие стрелки показывают его толщину в наиболее (вверху) и наименее (внизу) нагружаемых частях.
Однако, что плохого в том, что за 15 лет службы чашка протрется на 3 мм? Ведь ее толщина, как правило, не менее 7 мм и остается хороший запас еще лет на 15…
Проблема в том, что долговечность эндопротеза не равна сроку полного износа чашки.
Частицы пластика (тот самый «песок» на картинке выше) попадают в организм пациента и запускают сложную иммунологическую реакцию. Она приводит к частичному разрушению костей, к которым закреплен сустав. Через некоторое количество лет (обычно от 10 до 20) фиксация сустава нарушается настолько, что возникает необходимость его замены. Износ чашки при этом может быть еще сравнительно небольшим.
Таким образом, чем меньше скорость износа полиэтилена, тем дольше прослужит сустав и тем позже потребуется его замена на новый.
В общем, сшитый полиэтилен, безусловно предпочтительнее стандартного, хотя и дороже его. А когда имеет смысл применять стандартный полиэтилен? В тех случаях, когда:
- ожидаемая продолжительность активной жизни пациента не превышает 15 лет
- пациент имеет небольшую массу тела и (или) ведет малоподвижный образ жизни
- пациент не в состоянии приобрести более «продвинутую» пару трения
Важное замечание. Данные о скорости износа пар трения, представленные на рисунке в начале статьи, очень приблизительные. Реальная скорость износа может быть существенно выше:
- у пациентов с избыточной массой тела
- у пациентов, занимающихся тяжелым физическим трудом
Пара трения металл — металл
В общем-то, писать тут много не придется. На картинке в начале статьи видно, что износ этой пары в 2 раза меньше, чем у сшитого полиэтилена. Казалось бы, вот он, прорыв? Увы, попытка широкого внедрения пары трения «металл — металл», которая имела место в середине нулевых годов, выявила ее серьезные недостатки.
Не буду вдаваться в медицинские и технические подробности. Если вкратце, то ионы металлов, попадая в мягкие ткани вокруг сустава, приносят больше вреда, чем «гора» полиэтиленовых опилок от стандартной пары трения «полиэтилен — металл».
В настоящее время эта пара трения практически не используется. По данным того же Шведского регистра артропластики, с 2010 года в этой стране не было произведено ни одной операции по замене тазобедренного сустава с использованием полностью металлической пары трения.
Пара трения керамика-керамика
Наиболее совершенной на сегодняшний день парой трения эндопротезов тазобедренного сустава является «керамика — керамика». Она обеспечивает минимальный износ — менее 1 микрона в год. А это всего лишь 0,02 мм за 20 лет эксплуатации!
Керамическая пара трения — наиболее совершенная на сегодняшний день. Ее использование особенно уместно у молодых и физических активных пациентов.
Именно поэтому полностью керамическая пара трения особенно уместна у молодых и физически активных пациентов. Малый темп износа позволяет таким людям сравнительно безопасно эксплуатировать эндопротез под существенными нагрузками длительное время.
Какие же у керамической пары трения недостатки?
- высокая стоимость
- очень небольшое число пациентов в определенных положениях ноги может слышать механический звук, похожий на скрип
- меньшая прочность в сравнении с другими парами трения
Последний пункт требует пояснения. Некоторые пациенты считают, что керамическая пара трения по прочности сродни керамическому цветочному горшку или тарелке. Малейшая нагрузка, прыжок или что-то подобное приведет к катастрофе — эндопротез расколется.
Керамический лайнер значительно прочнее обычной тарелки. Он не выйдет из строя даже у тучных или физически активных пациентов.
Конечно же, это не так. Современные керамические компоненты эндопротеза очень прочные и в процессе обычной физической активности расколоться не могут (даже у тучных пациентов). Со временем, на них могут появляться трещины и сколы. Однако даже в этом случае срок их службы будет гораздо больше, чем у пары трения «полиэтилен — металл».
В качестве промежуточного звена между полностью керамической парой трения и парой трения «полиэтилен — металл» выступает пара трения «полиэтилен — керамика». Ее цена ниже «керамики — керамики», а скорость износа примерно в 2 раза меньше «полиэтилена — металла».
Какая пара трения лучше?
Я рекомендую использовать пару трения «керамика — керамика» (лучше всего) или «сшитый полиэтилен — керамика» (также очень неплохо). Если же Вы не можете приобрести эндопротез с такими парами трения, то расстраиваться не стоит.
Ведь даже в наиболее развитых странах мира на более доступную пару трения «сшитый полиэтилен — металл» приходится 80% операций эндопротезирования тазобедренного сустава. Это говорит о том, что данная пара трения совсем не плохая. Просто есть более совершенные пары трения.
Представьте себе последние марки автомобилей Мерседес и Фольксваген. Автомобилисты знают, что Фольскваген — прекрасный автомобиль, на котором можно проехать десятки тысяч километров без всяких поломок. Но они также знают, что Мерседес несколько лучше. Примерно также обстоит дело и с парами трения эндопротезов…
И еще одно замечание. Не всегда существует техническая возможность использовать продвинутые пары трения. В некоторых ситуациях применяется только пара трения «полиэтилен — металл».
Дата публикации: 17.09.2019
Автор: доктор А. В. Вакуленко
Источник