Прогнозирование в эндопротезировании тазобедренных суставов

С.Н.Измалков*, А.Н.Братийчук*, А.К.Усов**, Г.В.Куропаткин**

* ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России, Чапаевская ул., д.89, Самара, Россия, 443099
** ГБУЗ СО «Самарская областная клиническая больница им.В.Д.Середавина», Ташкентская ул., д.159, Самара, Россия, 443095

Ключевые слова: прогнозирование, тазобедренный сустав, эндопротезирование, вертлужный компонент, ревизионное эндопротезирование, костный цемент.

Реферат. Исследование основано на изучении травматолого-ортопедического статуса 102 больных, подвергнутых тотальному цементному эндопротезированию тазобедренного сустава. Их обследовали и лечили в условиях Самарского центра эндопротезирования крупных суставов, развернутого на базе СОКБ им.В.Д.Середавина. У всех проспективно и ретроспективно до операции, через один год и через 10 лет изучили 22 клинико-рентгенологических показателя. На основе многофакторного патометрического анализа разработали экспертную систему, позволяющую с использованием только шести наиболее информативных показателей до первичной операции оценить вероятность ревизионного эндопротезирования с заменой вертлужного компонента через 10 лет, в зависимости от варианта первичного цементирования вертлужного компонента. Посредством специально рассчитанного у каждого больного интегрального показателя вероятности ревизионного эндопротезирования с заменой вертлужного компонента прогноз стратифицировали на четыре вида: удовлетворительный, относительно удовлетворительный, относительно неудовлетворительный и неудовлетворительный с определением числовых границ между ними. Чувствительность и специфичность разработанной экспертной системы составили соответственно 96,7% и 97,6%.

Актуальность. В современных условиях одной из наиболее частых причин повторного эндопротезирования тазобедренного сустава является асептическая нестабильность первично установленного имплантата [1,4,7,8,9,11,13,16]. Среди компонентов эндопротеза тазобедренного сустава в плане долговечности менее стойким является вертлужный компонент. Его асептическое расшатывание возникает до двух разов чаще, чем бедренного [1,4,11]. Эта характерно как для бесцементного, так и цементного эндопротезирования, несмотря по постоянное совершенствование технических характеристик имплантатов и способов их установки при обоих видах артропластики [2,4,7,9,11,14,15,17]. При этом цементное эндопротезирование привлекает более низкой стоимостью и возможностью ранней мобилизации, что немаловажно для больных старших возрастных групп [2,4].

В связи с этим возникает вопрос о возможности прогнозирования асептической нестабильности вертлужного компонента и принятии мер, повышающих его выживаемость за счет совершенствования цементного укрепления [5,6,12].

Цель исследования – разработать способ прогнозирования вероятности ревизионного эндопротезирования тазобедренного сустава с заменой вертлужного компонента, в зависимости от варианта его цементного укрепления изначально – в ходе первичной операции тотального цементного эндопротезирования тазобедренного сустава.

Материалы и методы. Для исследования случайным образом отобрали 102 больных. Все они в период с 2005 по 2016 гг. были подвергнуты операциям первичного тотального цементного эндопротезирования тазобедренного сустава. Обследование и лечение проводили в Самарском центре эндопротезирования крупных суставов, развернутом на базе СОКБ им.В.Д.Середавина. У 54 человек (52,3%) показанием к операции являлся первичный коксартроз, у 28 человек (27,4%) – перелом шейки бедренной кости и у 20 человек (20,3%) – посттравматический коксартроз.

У всех проспективно и ретроспективно до операции, через один год и через 10 лет изучили 22 клинико-рентгенологических показателя. Они характеризовали боль, функцию нижней конечности, физическую активность пациента, функциональную длину конечности, объем движений в тазобедренном суставе, рентгенологическую картину в области оперированного тазобедренного сустава. Наименование ряда показателей и их градацию по степени выраженности позаимствовали из шкалы Харриса (1969) [4]. Мужчин было 44 человека. Их средний возраст составил 65,3±2,5 года. Число женщин – 58 человек. Средний возраст у них — 60,1±2,1лет.

Первично всем больным установили эндопротезы с парой трения «металл-полиэтилен». У 37 человек цементную фиксацию полиэтиленовой чашки произвели за счет одномоментной прессуризации костного цемента с предварительным формированием в стенке вертлужной впадины шести слепых отверстий в произвольном порядке (первая группа). У 31 человека – путем двухмоментной прессуризации костного цемента и созданием таких же шести слепых отверстий (вторая группа). И у 34 человек –двухмоментной прессуризацией костного цемента и выполнением только двух слепых отверстий, и только в крыше вертлужной впадины, являющейся наиболее нагружаемой ее зоной [4,10]. Техника установки бедренного компонента у пациентов всех трех групп была однотипной и базировалась на принципах третьего поколения цементной фиксации – modern cementing technique [4,10,11].

Критерием включения в исследование явился факт укрепления вертлужного компонента только за счет костного цемента средней вязкости с предварительно сформированными слепыми отверстиями в стенке вертлужной впадины. Критерием исключения стал факт выполнения ревизионного хирургического вмешательства с заменой бедренного компонента.

Конечные точки исследования: факты невыполнения и выполнения ревизионного эндопротезирования с заменой вертлужного компонента через 10 лет после первичной операции в связи с его асептической нестабильностью.

Статистическую обработку полученных результатов провели с использованием методов описательной статистики и корреляционного анализа, определяя достоверность различий данных между группами по величине критериев Стьюдента и Фишера. Также выполнили многофакторный патометрический анализ, на основе которого построили математическую модель зависимости каждого из трех вариантов цементного укрепления вертлужного компонента с фактами невыполнения и выполнения операции ревизионного эндопротезирования с заменой вертлужного компонента через 10 лет [3].

Результаты исследования. В ходе исследования идентифицировали шесть клинических показателей, обладающих наибольшей общей информативностью и в наибольшей степени влияющих на вероятность повторной операции через 10 лет, в зависимости от варианта цементного укрепления вертлужного компонента первично.

Такими признаками, с соответствующими им значениями общей информативности указанными в скобках, явились:

• Дистанция передвижения (5,8);
• Потребность в дополнительных средствах опоры (2,4);
• Возможность сидеть (2,2);
• Возможность надеть носки и туфли (1,4);
• Выраженность боли в области тазобедренного сустава (0,9);
• Возможность ходьбы по ступенькам (0,5).

На основе специально созданной компьютерной программы (№ государственной регистрации 2017617380 от 04.07.2017 г.) и вышеуказанных шести показателей у каждого из 102 пациентов ретроспективно рассчитали комплексный показатель, которому дали условное наименование «интегральный показатель вероятности ревизионного эндопротезирования с заменой вертлужного компонента». Сокращенно – «интегральный показатель (ИП)».

Заключительными патометрическими характеристиками разработанной экспертной системы, подтверждающими высокую степень ее статистической достоверности, явились:

• Критерий χ2 — 90,1;
• Чувствительность — 96,7%;
• Специфичность — 97,6%;
• Положительная диагностическая ценность — 98,3%;
• Отрицательная диагностическая ценность — 95,4%.

Обсуждение. В ходе исследования выявили две закономерности. С одной стороны, чем выше было значение ИП, тем меньшей являлась вероятность ревизионного эндопротезирования, независимо от варианта первичного цементного укрепления вертлужного компонента. С другой стороны, наоборот, – чем меньшей была величина ИП, тем большей становилась вероятность ревизионного вмешательства с заменой вертлужного компонента через 10 лет. Однако и в первом, и во втором случаях вероятность ревизионного вмешательства была наименьшей у больных третьей группы, по сравнению с больными первой и второй групп, что свидетельствовало о клинической значимости примененного у них варианта укрепления вертлужного компонента.

Указанный ИП ретроспективно подсчитали у всех 102 больных, после чего стала очевидной возможность определения его прогностических свойств с разделением выборки на четыре прогностические группы – с удовлетворительным, относительно удовлетворительным, относительно неудовлетворительным и с неудовлетворительным прогнозом. Значения ИП распределились в промежутке от +26 до – 36 усл. ед. (рис. 1).

Рисунок 1. Значения интегрального показателя (ИП) в выборке

На основе многофакторного патометрического анализа значения ИП в диапазоне от +15 до -15 усл. ед. определили как пограничные. Опираясь на них, сформировали четыре прогностические группы: от +16 и выше – с удовлетворительным, от 0 до +15 – с относительно удовлетворительным, от -1 до -15 – с относительно неудовлетворительным и от -16 и менее – с неудовлетворительным прогнозом (рис. 2).

Рисунок 2. Распределение больных по прогностическим группам

Для выяснения степени статистической достоверности такого разграничения изучили распределение значений ИП по четырем прогностическим группам и по фактам невыполнения и выполнения ревизионной операции через 10 лет (табл. 1).

Таблица 1

Распределение больных по виду прогноза и по факту ревизии

Примечание. *- прогноз подтвердился; ** — прогноз не подтвердился.

При удовлетворительном и относительно удовлетворительном прогнозе, отмеченном у 48 больных, ретроспективно он подтвердился у 45 больных, что совпало с фактом невыполнения им ревизионной операции, и не подтвердился у 3 больных, которым ревизия была выполнена.

При относительно неудовлетворительном и неудовлетворительном прогнозе, отмеченном у 54 больных, он подтвердился у 40 больных, что совпало с фактом выполнения у них ревизии, и не подтвердился у 14 больных, которым ревизия, наоборот, выполнена не была.

Таким образом, из всей выборки прогноз подтвердился у 85 больных, что составило 83,3%, и не подтвердился у 17 больных, что равнялось 16,7% (табл. 2). По данным литературы математические модели в биологических системах считают приемлемыми, если они обеспечивают точность диагностики в диапазон 70-90%, а вероятность ошибки при постановке диагноза — не более 10-30% [3,12]. Поэтому подтверждение прогноза в 83,3% наших клинических наблюдений можно трактовать как величину клинической эффективности прогнозирования (диагностики) ревизионного вмешательства.

Таблица 2

Распределение больных по подтверждению прогноза ревизии и факту ее невыполнения или выполнения

Кроме этого, рассмотрели зависимость между фактами невыполнения и выполнения ревизии и клиническими группами больных (табл. 3). Наиболее часто ревизию выполняли среди больных первой группы, менее всего – у больных третьей клинической группы. Соответственно, невыполнение ревизии наиболее часто было констатировано среди больных третьей группы, а реже всего – у больных первой клинической группы.

Таблица 3

Распределение больных по факту выполнения или невыполнения ревизии и по клиническим группам

Характер стратификации прогноза ревизионного вмешательства на четыре вида, а также закономерности распределения больных по фактам невыполнения и выполнения операций ревизионного эндопротезирования и по клиническим группам позволили, исходя из системных позиций, сформировать обобщенные рекомендации по хирургической тактике (табл.4)

Так, если у конкретного больного, которому предстоит операция первичного тотального цементного эндопротезирования тазобедренного сустава, ИП составляет величину от +16 и более усл. ед., то ему можно рекомендовать любой из трех вариантов цементного укрепления вертлужного компонента.

Таблица 4

Рекомендации по цементному укреплению вертлужного компонента

Если величина ИП находится в диапазоне от 0 до +15 усл. ед., то у соответствующего пациента следует предпринять второй или третий вариант фиксации. Если значение ИП равно от -1 до -15 усл. ед., то предпочтение нужно отдать третьему варианту фиксации. И, если величина ИП от -16 и менее усл. ед., когда вероятность ревизии высока при любом варианте цементирования вертлужного компонента, то следует рекомендовать все же третий вариант, обеспечивающий вероятность ревизии в наименьшей степени.

Заключение. Прогнозирование вероятности ревизионного эндопротезирования тазобедренного сустава с заменой вертлужного компонента через 10 лет после первичной артропластики можно осуществлять на основе шести выявляемых до первой операции клинических показателей с последующим компьютерным расчетом ИП такой вероятности. Чувствительность и специфичность разработанной экспертной системы составляют соответственно 96,7% и 97,6%. С позиций системного подхода прогноз можно стратифицировать на четыре вида: удовлетворительный, относительно удовлетворительный, относительно неудовлетворительный и неудовлетворительный с определением числовых границ между ними. Клиническая эффективность разработанного способа прогнозирования достигает 83,3%. Среди вариантов цементного укрепления вертлужного компонента наиболее оптимальным, обеспечивающим наименьшую вероятность ревизии, является третий вариант, предусматривающий формирование только двух слепых отверстий в крыше вертлужной впадины и последующую двухмоментную прессуризацию костного цемента. По мере увеличения числа наблюдений данный способ прогнозирования можно распространить и на больных, прооперированных первично 15 и более лет назад.

Конфликт интересов: не заявлен.

Литература
1. Акулич Ю.В., Подгаец Р.М., Скрябин В.Л., Сотин А.В. Исследование влияния пространственной ориентации ацетабулярного компонента эндопротеза тазобедренного сустава на развитие асептической нестабильности имплантата. Российский журнал биомеханики. 2007; 11(3):72-83
2. Батыгин Г.Г., Редько И.А. Регистры по эндопротезированию тазобедренных суставов. 2-е изд. доп. и перераб. М.: Литтерра; 2016. 208 с.
3. Гланц С. Медико-биологическая статистика. Пер. с англ. М., Практика, 1998; 459 с.
4. Загородний Н.В. Эндопротезирование тазобедренного сустава. Основы и практика: руководство. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2011. 704 с.
5. Затолокина М.А., Польской В.С., Зуева С.В., Ласкова А.В., Мезенцева Ю.И., Шеховцова А.С., Асеева С.А., Боева А.О., Сирдюк И.В., Сергеева В.Н., Орлова И.А., Пинжуро О.С. Математическое моделирование и прогнозирование – как методы научного познания в медицине и биологии (обзор литературы). Международный журнал экспериментального обоснования. 2015; (12):539-543.
6. Измалков С.Н., Братийчук А.Н., Усов А.К., Куропаткин Г.В. Среднесрочные и отдаленные результаты цементной фиксации вертлужного компонента при тотальном эндопротезировании тазобедренного сустава. Вестник новых медицинских технологий. 2017; (2): 88–94.
7. Каминский А.В., Марченкова Л.О., Поздняков А.В. Ревизионное эндопротезирование тазобедренного сустава: эпидемиология, причины, факторы риска (обзор зарубежной литературы). Вестник травматологии и ортопедии им.Н.Н.Приорова. 2015; (2): 83-89.
8. Коваленко А.Н., Шубняков И.И., Тихилов Р.М., Черный А.Ж. Обеспечивают ли новые и более дорогие имплантаты лучший результат эндопротезирования тазобедренного сустава. Травматология и ортопедия России. 2015; (1): 5-20.
9. Котельников Г.П., Ларцев Ю.В. Остеоартроз тазобедренного и коленного суставов. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2012. 216 с.
10. Куропаткин Г.В., Ахтямов И.Ф. Костный цемент в травматологии и ортопедии. 2-е изд. доп. и перераб. Казань: Издательство «ТаГраф»; 2014. 188 с.
11. Руководство по хирургии тазобедренного сустава / под ред. Р.М.Тихилова, И.И.Шубнякова. СПб.: РНИИТО им.Р.Р.Вредена; 2015. Том II. 356 с.
12. Тарасова И.П. Возможности математического моделирования и прогнозирования в биологии и медицине. Веснік Віцебскага дзяржаўнага універсітэта. 2006; (1):142-145.
13. Тихилов Р.М., Шубняков И.И., Коваленко А.Н., Тотоев З.А., Лю Б., Билык С.С. Структура ранних ревизий эндопротезирования тазобедренного сустава. Травматология и ортопедия России. 2014; (2): 5-13.
14. Angadi D.S., Brown S., Crawfurd E.J. Cemented polyethylene and cementless porous-coated acetabular components have similar outcomes at a mean of seven years after total hip replacement: a prospective randomised study. // J Bone Joint Surg Br. 2012 Dec; 94(12):1604-10.
15. Bjerkholt H., Hovik O., Reikeras O. Direct comparison of polyethylene wear in cemented and uncemented acetabular cups // J Orthop Traumatol. 2010 Sep;11(3):155-8.
16. Corbett K.L., Losina E., Nti A.A., Prokopetz J.J.Z., Katz J.N. Population-based rates of revision of primary total hip arthroplasty: a systematic review. PLoS One. 2010; 5 (10): e 13520. doi:10.1371/journal.pone.00113520.
17. Kim Y.H., Park J.W., Kim J.S., Kim I.W. Twenty-Five- to Twenty-Seven-Year Results of a Cemented vs a Cementless Stem in the Same Patients Younger Than 50 Years of Age // J Arthroplasty. 2016 Mar; 31(3):662-7.