Тазобедренный сустав цементный и бесцементный

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. Подробнее о том, какие бывают компонентны эндопротеза тазобедренного сустава вы можете прочитать в отдельной статье на нашем сайте (щелкните мышкой, чтобы перейти к этой статье).

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&Nephew, Biomet, Aesculap и др.).

Крайне редко в процессе полимеризации цемента в организме может возникнуть грозное осложнение – синдром имплантации костного цемента, который проявляется в резком падении артериального давления, аритмии. К счастью, вероятность этого осложнения очень мала и по научным данным составляет 0,06-0,1%. Подробнее об этой проблеме интересующиеся могут почитать в статье Британского Журнала Анестезии.  

Сейчас, к сожалению даже от многих хирургов можно услышать, что цементный эндопротез это плохо, а бесцементный – хорошо. На самом деле это не так. Цементные и бесцементные эндопротезы тазобедренного сустава неодинаковы, и каждый из ниж имеет свои плюсы и минусы. И если хирург говорит о том, что цементный эндопротез это плохо, то он либо лукавит, либо вообще не разбирается в эндопртезах. Во-первых, цементное и бесцементное эндопротезирование тазобедренного сустава зарождалось, формировалось и совершенстовалось практически обособленно друг от друга, цементное эндопротезирование преобладает в Европе (особенно Швеция, Норвегия, Великобритания), а бесцементное преобладает в США. В последние 10-15 лет эти шкаолы эндопротезирования смешиваются и в в Европе стали активнее использовать бесцементное эндопротезирование, а в США – цементное.

Например, в Швеции в 2005 году более 90% всех эндопротезирований тазобедренного сустава выполняется с использованием костного цемента, а в 2009 – более 80%. В Великобритании сейчас около 70% устанавливаемых эндопротезов являются цементными, и только 30% — бесцементными.

Согласитесь, что если в Великобритании и в Швеции цементное эндопротезирование используется так часто, то, скорее всего, оно не так уж и плохо, и не стоит так ругать цементные эндопротезы и думать что они плохие.

Данные шведского регистра эндопротезирования, который ведется с 1967 года. Используются цементные, бесцементные эндопротезы, гибридные (цементная ножка и бесцементная чашка), реверс-гибридные (цементная чашки и бесцементная ножка) и поверхностное (замена только части головки бедренной кости с сохранением шейки бедренной кости).

Еще раз повторимся, что у цементных и бесцементных эндопротезов есть свои сильные и слабые стороны, свои плюсы и минусы, и выбирать цементный или бесцементный эндопротез стоит индивидуально.

Возраст. Чем старше пациент, тем более предпочтительно цементное эндопротезирование. С возрастом прочность кости постепенно снижается (появляется остеопороз), и в таком случае лучше цементная фиксация.Четких границ, которые бы говорили о том, что, например, всем старше 60 лет нужно цементное эндопротезирование, не существует. В некоторых случаях цементный эндопротез будет оптимальным и у 40-летнего, а в другом случае и в возрасте 80 лет может подойти бесцементный эндопротез.

Пол. Прочность кости сильнее снижается у женщин из-за послеменопаузального остеопороза, поэтому цементный эндопротез предпочтителен женщинам после менопаузы. С другой стороны, если эндопротезирование выполняется на фоне артроза, то как правило, плоность кости в таком случае наоборот повышена.

Форма канала бедренной кости. Чем шире канал и чем тоньше стенки бедренной кости, тем более предпочтительно цементное эндопротезирование.

Чаще цементное эндопротезирование выполняется при переломах шейки бедра у пожилых, еще более оно актуально при несросшихся переломах шейки бедренной кости, незаменимо цементное эндопротезирование и в том случае, если оно выполняется на фоне инфекционных процессов, например, после остеомиелита (гнойного поражения кости), так как в цемент можно добавить антибиотик.

Три типа формы канала бедренной кости и качества стенок. Тип А- узкий канал с толстыми стенками («бутылка шампанского»), тип В – широкий канал и средние по толщине стенки.  Тип С – тонкие, хрупкие стенки и широкий канал. Цементный протез предпочтителен при типе С.

Конечно же, определять предпочтительный способ фиксации (цементный или бесцементный) в каждом индивидуальном случае должен врач.

Разница между цементным и бесцементным эндопротезирование

Эндопротезы этого класса имеют запчасти (чашку и ножку) с особым пористым покрытием или специальными каналами. Ножка бесцементного протеза может иметь напыление из титана. После их установки, спустя какое-то время реабилитации, кость прорастает в эндопротез, обеспечивая надежное слияние организма с имплантатом.

Бесцементный протез фиксируется методом вколачивания в кость (система press-fit). Этот метод предпочтителен для операций у молодых пациентов, так как их организм легче адаптируется к инородному телу и процесс регенерации проходит быстрее. И даже если потребуется плановая замена сустава уже в пожилом возрасте, повторная операция с бесцементным протезом происходит легче и успешнее.

Этот тип эндопротеза чаще используют при проведении операций у пожилых пациентов. В этом возрасте плотность и прочность костей максимально снижена, следовательно, искусственный имплант необходимо надежно зафиксировать сразу же на начальном этапе.

Для этого применяется особая разновидность костного цемента из полимера. Ножка цементного эндопротеза имеет гладкую отполированную поверхность, она не контактирует с костной тканью, а устанавливается непосредственно в цемент. Благодаря гладкой поверхности она надежно сцепляется с цементом и не разрушает его, когда сустав двигается.

Хирурги-ортопеды Уральского центра эндопротезирования помогут сделать правильный выбор, учитывая индивидуальные особенности каждого пациента.

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.

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.

Виды изделий

Виды эндопротезов тазобедренного сустава различают по способу их фиксации:

• протез CFP на бесцементной основе;
• протез гибрид;
• стандартный эндопротез.

Пациенту нет нужды пересматривать фото, изучать, какие есть производители медицинского оборудования, разбираться в ценах. Хороший хирург учитывает для каждого больного все нюансы, подбирает подходящий по показаниям протез. В последнее время все чаще применяют имплант тазобедренного сустава Zimmer, фирма эта уже давно зарекомендовала себя на рынке данного вида изделий.

Не уступает в качестве и продукция фирмы Depuy. Российские производители достигли в этом деле также успехов (например, фирма ЭСИ). Хорошо зарекомендовала себя на мировом рынке и немецкая компания «Эскулап», протез которой имеет повышенную износостойкость. Многие врачи хвалят американские протезы.

Как выбирают способ фиксации протеза

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.

Крепится эндопротез 3 различными способами:

• используется костный цемент, изготовленный на полимерной основе;
• когда кость прорастает в специальные пористые углубления имплантата;
• смешанный способ.

Нельзя однозначно сказать, какой из них лучший. Выбор делается в зависимости от возраста пациента, состояния кости бедра и вертлужной кости. Если больному больше 50 лет, рост кости не отмечается, крепление лучше осуществлять при помощи костного цемента.

А при остеопорозе бедренной кости скрепление при помощи костного цемента дополняется установлением металлической пластины, фиксирующей имплантат.

В других случаях можно использовать бесцементный способ крепления.

Конструктивные особенности эндопротезов для тазобедренного сустава

Рассматривая вопрос индивидуальных особенностей каждого отдельного пациента, стоит отметить, что проблема, возникавшая со многими протезами старого типажа, была выправлена. Если говорить более обстоятельно, то во многих случаях существовала необходимость подтачивания бедерной кости под искусственный сустав эндопротез тазобедренного сустава, Zimmer в данном случае обладает некоторым преимуществом среди прочих.

Инженеры компании Циммер внедрили новый вид эндопротеза, который возможно подстроить – эндопротез с модульной шейкой Kinectiv. Фактически представленная технология позволяет более широко варьировать размерные параметры нового сустава. Это происходит за счет четырехсоставной структуры. Каждая из деталей может подбираться в полном соответствии с особенностями пациента.

Так называемая технология Fitmore, которая позволяет устанавливать протез малоинвазивным путем, подразумевает под собой использование достаточно близкого по структуре к кости материала тантал. За счет собственной пористой структуры он быстрее принимается организмом, соответственно, человек после замены сустава быстрее проходит реабилитацию.

Прежде чем определиться с выбором того, какой протез покупать, следует выяснить, какова цена на протезы представленного производителя вне зависимости от занимаемого места в рейтинге, расценки сравнительно низкие. Эндопротез тазового сустава производства Zimmer обойдется порядка 200-300 USD.

Кроме такого параметра как цена, человека с суставом, подлежащим протезированию, может интересовать и такой параметр характеристики выбранного протеза, как длительность его службы. Фактически этот параметр может зависеть от целого ряда показателей, которые потенциально способны привести к несоответствию с заявленными производителем сроками службы. В качестве факторов, действительно влияющих на срок службы имплантируемого сустава, имеется возможность привести следующий список:

• качество материалов;
• соответствие протеза и индивидуальных параметров;
• правильность проведения операции;
• активность образа жизни.

По вопросу первого пункта представленного списка, стоит упомянуть, что каждая компания производящая суставные протезы производит как бюджетные модели, так и более дорогостоящие. Качество изделий никто не снижает, но материалы могут быть менее выносливыми.

Если говорить о статистических показателях, то имеется возможность привести средние показатели в виде следующего списка:

• от 10 лет – 98%;
• от 15 лет – 80%;
• от 20 лет – 70%.

Статистика далека от идеала, однако эти показатели не являются наиболее точными, а технологии постепенно развиваются. Для того, чтобы продлить срок службы любого эндопротеза, пациенту в процессе эксплуатации рекомендуют снизить нагрузки на замененный узел. Непосредственное снижение нагрузок подразумевает отказ от активных видов спорта, но это не говорит о невозможности им заниматься.

Для проведения эндопротезирования тазобедренного сустава имеются следующие показания:

• анкилоз, протекающий с осложнениями;
• деформирующий коксартроз на стадии прогрессирования;
• артрозоартрит тазобедренного сустава, развившийся в результате врожденного вывиха бедра у людей, достигших 30–40 лет;
• деформация суставов в результате повреждения опухолевыми процессами в суставных концах и бедренных костях;
• инвалидность, развившаяся вследствие повреждения или осложнения болезней костного скелета.

Существуют и противопоказания к установке эндопротеза. К ним относятся:

• гнойно-воспалительные процессы в области сустава, сопровождающиеся осложнениями;
• остеомиелит и наличие свищей;
• туберкулез костей в стадии обострения.

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.

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