Размер протеза тазобедренного сустава

Схематически эндопротез тазобедренного сустава состоит из ацетабулярного компонента (чашки), бедренного компонента (ножки) и головки. Различают имплантаты цементной и бесцементной фиксации.

Ацетабулярный компонент (чашка) эндопротеза

Чашка бесцементной фиксации состоит из металлической основы и вкладыша. Металлическую основу бесцементного вертлужного компонента эндопротеза чаще всего изготавливают из титана. По форме металлическая чашка обычно имеет вид полусферы либо усеченной полусферы. Для ревизионного протезирования иногда используют овальные вертлужные компоненты. Некоторые модели эндопротезов имеют дополнительные элементы крепления в виде лепестков, выступов на экваторе, скоб, пластин, шипов и т.д.

Первичную фиксацию чашки обеспечивают путем вкручивания либо плотной посадки забиванием за счет разницы размера костного ложа и вертлужного компонента («press-fit» эффект). Некоторые хирурги устанавливают чашку, одинаковую по размеру с костным ложем (размер-в-размер с последней фрезой), в этих случаях фиксация достигается за счет применения винтов.

Современная металлическая основа бесцементной чашки эндопротеза по наружной поверхности имеет пористое покрытие в виде мельчайших шариков, проволоки или плазменного напыления титана. Доказана эффективность использования гидроксиапатита для стимуляции остеогенеза.

Самой уязвимой частью эндопротеза тазобедренного сустава является узел трения, поэтому большое внимание уделяют выбору полимерного состава вкладыша, толщине и способу фиксации его в чашке, размеру и материалу головки, технологии производства имплантата.

Данные о скорости износа в узле трения свидетельствуют о том, что в паре трения металл-полиэтилен износ полиэтилена составляет 0,2 — 0,5 мм/ год, в паре трения керамика-полиэтилен — 0,1 мм/ год, в паре трения металл-металл стирание металла составляет 0,002 мм/год, а керамики в паре трения керамика-керамика — 0,001 мм/год.

Поскольку именно в паре трения образуются субмикроскопические продукты трения, токсичные для клеток, работа над оптимизацией ее параметров постоянно продолжается.

Обычно вкладыш изготавливают из ультравысокомолекулярного полиэтилена (ultra-high-molecular-weight-polyethylene — UHMWPE) методом вытачивания или сверхточного вакуумного прессования. От качества, чистоты и точности изготовления вкладыша зависит срок службы его в узле трения эндопротеза.

Чашка цементной фиксации эндопротеза в большинстве случаев не имеет металлической основы и изготавливается из UHMWPE.

Обычно наружная поверхность цементной чашки имеет ребристую поверхность для лучшего контакта с костным цементом и рентгеноконтрастные элементы в виде колец из проволоки. Фланец цементной чашки эндопротеза изготавливают в виде «полей шляпы», что при имплантации препятствует выходу костного цемента при давлении на чашку, уплотняет костный цемент и тем самым улучшает проникновение цемента в кость и элементы чашки.

Различают полнопрофильные (обычные) и низкопрофильные (при дисплазии вертлужной впадины) цементные чашки эндопротезов. В зависимости от формы чашки цементной фиксации подразделяют на классические, классические модифицированные с фланцем, классические чашки низкопрофильные, цементные чашки с эксцентричной ямкой под головку.

Традиционно полиэтиленовая ацетабулярная чашка эндопротеза фиксируется в подготовленном костном ложе при помощи костного цемента. Поскольку полиметилметакрилат (ПММА) не является клеем, фиксация достигается за счет проникновения цемента в поры губчатой костной ткани и неровности полиэтилена, Поэтому, если внутренняя стенка вертлужной впадины гладкая, необходимо предусмотреть формирование специальных каналов и отверстий. Полиэтиленовая чашка, в свою очередь, должна иметь по наружной поверхности желоба достаточной глубины и ширины для фиксации цемента. Как правило, они имеют прямоугольную форму и связаны друг с другом, что способствует прочному связыванию цемента. Наклон края полиэтиленовой чашки в сторону выемки для головки обеспечивает большую стабильность сустава. В 80-х годах был разработан новый дизайн полиэтиленовой чашки эндопротеза, впрессованной в металлическую оболочку с пористым покрытием для лучшей фиксации цемента. Экспериментальные исследования методом конечных элементов показали более равномерное распределение напряжения на цемент и вертлужную впадину. Однако последующие клинические наблюдения не выявили существенных преимуществ этого типа чашек.

Головка эндопротеза

Головки эндопротеза производят из нержавеющей стали, сплава кобальт-хрома, циркониевой и алюминиевой керамики, сплава титана. Диаметр головок составляет 22, 26, 28 и 32 мм. С внедрением поперечно-связанного полиэтилена появилась возможность использования головок большего диаметра. Головку устанавливают на конус бедренного компонента, который выполнен по принципу конуса Морзе. Головки диаметра 22 мм позволяют применять более толстый полиэтиленовый вкладыш, способствуют уменьшению объемного износа полиэтилена, распределению сил через всю сферу головки на чашку, но при этом создают большее контактное давление на чашку и имеют более высокий уровень риска вывиха головки.

Исходя из данных клинической практики, головки эндопротезов диаметром 22 мм целесообразно имплантировать пациентам, у которых размеры вертлужного компонента находятся в интервале от 44 до 46 мм, а головки диаметром 32 мм — больным, у которых размеры чашек варьируют в интервале от 58 мм и более. Чаще находят применение головки диаметром 28 мм.

Применение пары трения металл-металл позволило значительно чаще применять головки больших размеров — от 36 мм и более. Увеличение диаметра головки эндопротеза позволяет повысить стабильность в искусственном суставе без существенного увеличения линейного и объемного износа.

Бедренный компонент эндопротеза

Бедренные компоненты эндопротезов изготавливают из сплавов Со-Cr-Мо, нержавеющей медицинской стали, сплавов титана. Философия построения ножек идет по пути максимального сближения модуля упругости искусственного материала и костной ткани.

Бедренные компоненты эндопротеза тазобедренного сустава бывают бесцементной и цементной фиксации.

По уровню фиксации бесцементные бедренные компоненты разделяют на конструкции с проксимальной фиксацией (Mayo Conservative Hip, Zimmer; Proxirna, DePuy), дистальной (ревизионные ножки) и комбинированной.

Наиболее часто применяются бедренные компоненты эндопротезов комбинированной фиксации. По форме выделяют цилиндрические ножки (AML, DePuy; Versys Beaded Midcoat, Versys Fiber Metal Midcoat, Zimmer) и клиновидные. Последние, в свою очередь, подразделяют на клиновидные прямые (Spotorno, Versys ЕТ), клиновидные с прямоугольным сечением (Zweymuller), клиновидные ножки, изогнутые в проксимальном отделе (Muller) и конические (Wagner).

Для обеспечения вторичной (биологической) фиксации ножки имеют неровную поверхность, желоба или выступы. Шероховатость достигается корундированием (пескоструйной обработкой). Этот тип обработки характерен для клиновидных ножек. Более выраженная пористость достигается специальными покрытиями из шариков, мелкой проволоки, плазменным напылением металла.

Цементные ножки эндопротезов, как правило, изготавливают из кобальт-хромового сплава или стали. Это обусловлено тем, что эти материалы имеют большую жесткость и не разрушают цементную мантию.

По форме выделяют изогнутые ножки, повторяющие форму костного канала (Charnley, Muller) и прямые клиновидные (типа Exeter, СРТ).

По структуре поверхности различают полированные и шероховатые ножки. Первый вариант обработки имеет преимущество, так как при этом сохраняются микродвижения на границе цемент-металл, и уменьшается нагрузка на соединение цемента с костью.

Центраторы и пробки

В цементном эндопротезировании часто применяют центраторы, которые позволяют правильно устанавливать ножку и обеспечивают формирование равномерной цементной мантии.

Перед установкой ножки в дистальный отдел канала бедренной кости вводят пробку-заглушку (специальную пластиковую или изготовленную из губчатой кости), которая препятствует дальнейшему прохождению костного цемента и создает необходимые условия для компрессии костного цемента при введении ножки эндопротеза.

Р.М. Тихилов, В.М. Шаповалов

РНИИТО им. Р.Р. Вредена, СПб

21.08.2015

Рентгенологическая оценка первичной артропластики тазобедренного сустава

Предваряя описание рентгенологических критериев положения протеза тазобедренного сустава и тех или иных реакций костной ткани на имплантат, следует оговориться, что показаниями к ревизионной артропластике являются совокупность клинических и рентгенологических признаков патологических изменений (неправильная ориентация эндопротеза, нестабильность компонентов и др.).

Предваряя описание рентгенологических критериев положения протеза тазобедренного сустава и тех или иных реакций костной ткани на имплантат, следует оговориться, что показаниями к ревизионной артропластике являются совокупность клинических и рентгенологических признаков патологических изменений (неправильная ориентация эндопротеза, нестабильность компонентов и др.). Рентгенограммы лишь ориентируют хирурга на возможные осложнения и последствия операции. Например, разница между клиническими (жалобы на боль в области тазобедренного сустава или бедра) и рентгенологическими признаками нестабильности компонентов эндопротеза (наличие остеолиза или гранулем на границе между имплантатом и костной тканью), порой достигает 20 — 25% от числа обследованных больных. Если же оценивать результаты по разнице между частотой ревизионной артропластики и рентгенологическими проявлениями нестабильности, то она составляет 31 — 33%. 

На основании данных рентгенограмм, выполненных в операционной, хирург контролирует положение эндопротеза (ориентация ножки в костномозговом канале бедренной кости и вертлужного компонента), исключает переломы бедра и вертлужной впадины. В ближайшие дни после операции необходимо выполнить качественное рентгенологическое исследование тазобедренного сустава с целью оценки положения протеза и последующего динамического наблюдения за ним. Оценка положения эндопротеза одинаковая для цементного, бесцементного и гибридного вариантов его крепления. В целом предполагается, что тотальный эндопротез повторяет естественное положение вертлужной впадины, головки и шейки бедренной кости. Разработано большое количество моделей эндопротезов, применение которых направлено на создание стабильной и функционально способной конструкции тазобедренного сустава. Однако существуют общие принципы оценки положения компонентов эндопротеза. 

Между «фигурами слезы» проводят горизонтальную линию, которая служит ориентиром для всех последующих построений. Положение вертлужного компонента определяют по следующим критериям: латеральный наклон чашки, степень антеверсии, положение центра ротации по отношению к горизонтальной и вертикальной линиям. Позицию бедренного компонента оценивают по длине ноги, антеверсии шейки, варусно-вальгусному положению ножки протеза. 

Латеральный наклон вертлужного компонента определяется как угол между чашкой и горизонтальной линией и должен составлять от 30° до 50°. Малый наклон (вертикальное положение чашки) увеличивает опасность вывиха бедра, большой (горизонтальное положение) делает сустав более стабильным, однако при этом имеется недопокрытие чашки. Это может вызвать ограничение отведения ноги, что особенно нежелательно для женщин.

Рентгенограммы больных с различным латеральным наклоном вертлужных компонентов после эндопротезирования тазобедренного сустава: а — слева: латеральный наклон чашки в пределах нормы; справа: вертикальная ориентация чашки; б — горизонтальная ориентация чашки.

Ацетабулярная антеверсия вертлужного компонента также повторяет анатомическую позицию вертлужной впадины и составляет 15± 10°. Положение ретроверсии создает условия для вывиха бедра при его сгибании. Если же вертлужный компонент находится в нейтральной позиции, а шейка бедра — в позиции антеверсии, то этого может быть достаточно для нормального функционирования сустава. С другой стороны, избыточная антеверсия чашки в комбинации с антеверсией шейки протеза может явиться предпосылкой для переднего вывиха бедра при наружной ротации ноги. По данным рентгенограмм в переднезадней проекции невозможно определить антеверсию чашки, можно лишь сказать, имеется ли вообще ее наклон. Антеверсию и чашки, и шейки протеза можно определить лишь по рентгенограммам в латеральной проекции, но даже и в этом случае расчет затруднен, так как точность измерения зависит от укладки больного и ротации таза.

Различное положение вертлужного компонента: а — нормальные отношения между чашкой и шейкой эндопротеза; б — избыточная антеверсия вертлужного компонента; в — его ретроверсия.

Положение горизонтального центра ротации эндопротеза тазобедренного сустава определяют путем измерения расстояния от вертикальной линии, проведенной через «фигуру слезы», до центра ротации сустава (эндопротеза) и сравнивают с противоположной стороной. Избыточная медиализация центра ротации сустава может сопровождаться уменьшением «offset» и развитием хромоты, избыточным давлением имплантата на внутреннюю стенку вертлужной впадины. Недостаточная медиализация может создать проблемы прочности фиксации чашки и стабильности сустава.

Рентгенологические ориентиры измерения горизонтального центра ротации. На стороне операции горизонтальный центр ротации смещен медиально.

Положение вертикального центра ротации сустава во многом определяет длину конечности. Большинство хирургов стараются установить вертлужный компонент в нормальную анатомическую позицию. Однако в ряде случаев, таких как тяжелая ацетабулярная дисплазия, это не всегда возможно, и для лучшего контакта с вертлужной впадиной имплантат устанавливают краниальнее «фигуры слезы». Необходимо иметь в виду, что в этом случае дли на конечности может быть компенсирована за счет высоты положения бедренного компонента, размеров шейки протеза и головки. Истинное укорочение ноги легко измеряется по рентгенограммам в соответствии с методикой, описанной в предыдущей главе.

Рентгенограммы левого тазобедренного сустава больной Р. с асептическим некрозом головки левой бедренной кости: а — до операции; б — вертлужный компонент установлен выше анатомической локализации вертлужной впадины, длина ноги была компенсирована более высоким расположением ножки эндопротеза.

Для бедренного компонента оптимальным является нейтральное положение, допускается вальгусное отклонение ножки, тогда как ее варусная ориентация является неблагоприятной.

Рентгенограммы костей таза больного В. с двусторонним асептическим некрозом головок бедренных костей: а — до операции; б — правый тазобедренный сустав после установки протеза бесцементной фиксации, ножка находится в нейтральном положении.

Рентгенограммы правого тазобедренного сустава больной И. с правосторонним коксартрозом, сросшимся переломом бедренной кости после медиализирующей межвертельной остеотомии: а — выраженная контрактура тазобедренного сустава; б — через 4 года после артропластики тазобедренного сустава: гибридный эндопротез, ножка занимает вальгусное положение (чашка Trilogy, ножка — Centreline, Zimmer).

Рентгенограмма костей таза больной У. с двусторонним эндопротезироваиием тазобедренных суставов. Вертикальный центр ротации слева смещен вверх за счет высокого расположения вертлужного компонента. Имеется недопокрытие вкручивающейся чашки, а отсутствие контуров «овала» вертлужного компонента косвенно указывает на отсутствие антеверсии. Ножка превышает размеры проксимальной части бедренной кости, что, по-видимому, явилось причиной продольного перелома.

Наряду с пространственной ориентацией протеза, необходимо определить степень соответствия размеров имплантатов и костного ложа. В норме чашка бесцементной фиксации должна иметь полное костное покрытие, хотя, как уже говорилось, в случае дисплазии минимальное покрытие составляет 70%. Ножка бесцементной фиксации должна быть подобрана по размеру так, чтобы протез на максимальном протяжении плотно контактировал с губчатой костью проксимального отдела бедра и заполнял весь костномозговой канал бедренной кости.

Рентгенограммы левого тазобедренного сустава больной Л. через год после операции: а — неправильно сросшийся перелом заднего края левой вертлужной впадины, посттравматический коксартроз, несостоявшийся артродез тазобедренного сустава; б, в — эндопротезирование тазобедренного сустава. Вертлужный компонент представлен опорным кольцом МиИог с костной пластикой дефекта крыши вертлужной впадины. Отсутствие полного заполнения в проксимальном отделе привело к постепенному смещению бедренного компонента (клиновидная ножка VerSys ET, Zimmer) в варусное положение.

При использовании протезов цементной фиксации оценивают равномерность и толщину цементной мантии. При хорошей прессуризации отчетливо видно заполнение костным цементом межтрабекулярных пространств. Иногда наблюдается попадание цемента в полость малого таза через небольшие перфорации в стенке вертлужной впадины. Это не является осложнением и не оказывает существенного влияния на результаты операции.

Рентгенологическая оценка цементной фиксации эндопротезов: а — цементная мантия вокруг чашки заполняет межтрабекулярные пространства, а также сформированные каналы в подвздошной и лонной костях; б — цементная мантия вокруг ножки расположена равномерно, без дефектов наполнения.

И, наконец, необходимо исключить наличие интраоперационных переломов. Переломы вертлужной впадины встречаются крайне редко. Чаще наблюдаются переломы бедренной кости, частота которых зависит от типа протеза и состояния костной ткани. При имплантации цементных ножек малых размеров переломы кости наблюдаются в 0,4%, тогда как при бесцементных протезах, рассчитанных на плотную посадку, этот процент увеличивается до 2,5%, Применение длинных ревизионных ножек сопровождается переломами уже в 7,2%. Как правило, страдает передняя кортикальная пластинка на уровне верхушки протеза. Такие переломы редко имеют большое смещение и легко просматриваются. 

Для объективизации оценки реакции костной ткани на протез, степени остеолиза, миграции имплантатов на основании данных рентгенограмм выделяют зоны проекции эндопротеза. Наибольшее распространение получили классификации J.G. DeLee -J. Charnley (для оценки вертлужного компонента) и Т.А Gruen (для описания изменений вокруг ножки эндопротеза).

Зоны проекции ножки эндопротеза на рентгенограмме в прямой проекции по Т.А. Gruen.

Р.М. Тихилов, В.М. Шаповалов 

РНИИТО им. Р.Р. Вредена, СПб

Для контроля за состоянием эндопротеза после выписки пациента может быть применен рентген на дому.

Теги: 
234567
Начало активности (дата): 21.08.2015 22:35:00
234567
Кем создан (ID): 645
234567

Ключевые слова: 
Рентгенологических, протеза тазобедренного сустава, показаниями к ревизионной артропластике, неправильная ориентация эндопротеза, нестабильность компонентов, Рентгенограммы, хирурга, осложнения, последствия операции, жалобы на боль в области тазобедренного сустава, бедра, наличие остеолиза, ориентация ножки в костномозговом канале бедренной кости, вертлужного, переломы бедра, тазобедренного сустава, шейка бедра, Истинное укорочение ноги, Рентгенограммы левого тазобедренного сустава, больной, асептическим некрозом головки левой бедренной кости, до операции, Рентгенограммы костей таза, правосторонним коксартрозом, сросшимся переломом бедренной кости, медиализирующей межвертельной остеотомии, контрактура тазобедренного сустава, неправильно сросшийся перелом, заднего края левой вертлужной впадины, посттравматический коксартроз, несостоявшийся артродез тазобедренного сустава, рентген на дому
12354567899