ацетабулярный компонент эндопротеза что это
Какой эндопротез тазобедренного сустава самый лучший? Как выбрать эндопротез тазобедренного сустава?
Сейчас мы подробно поговорим о том, какие вообще существуют эндопротезы тазобедренного сустава, и попытаемся дать ответ на непростой вопрос:
«Какой эндопротез тазобедренного сустава самый лучший?»
Если бы все было так просто, то уже давно бы появился «немецкий керамический бесцементный эндопротез», который бы был самым лучшим, а все остальные бы прекратили свое существование.
Итак, во-первых, самого лучшего эндопротеза не существует.
Во-вторых, конечно же, существует много разных эндопротезов, и какие-то из них лучше, а другие… лучше в чем-то другом. При одном маленьком условии – если мы говорим об эндопротезах известных фирм-производителей с мировым именем.
В целом можно сказать, что существуют более дорогие модели эндопротезов и более дешевые. Но опять же это не означает, что дорогие модели лучше. Конечно же, выпуская новую модель эндопротеза, фирма-производитель вынужденно делает ее дороже, чем предыдущие модели, ведь разработка нового имплантата требует значительных денежных трат на исследовательскую работу, модернизацию производственных линий, маркетинг и т.д. Новые модели эндопротезов учитывают недостатки предыдущих поколений, и, вероятно, современные модели будут более долговечными и надежными.
С другой стороны, не всегда нововведения в конструкциях эндопротезов оказываются благом. Здесь уместно упомянуть о фирме DePuy, принадлежащей концерну Johnson&Johnson. Эта всемирно известная фирма, существующая более 100 лет, выпустила новую чашку (вертлужный компонент) для эндопротезирования тазобедренного сустава под названием ASR в июле 2003 года. Однако по данным регистра эндопротезирования Великобритании, оказалось, что эта чашка дает неприемлемо высокий процент неудовлетворительных исходов (около 4% установленных эндопротезов потребовали замены в течение 2 лет). Аналогичные цифры показали и регистры других стран (3-8%). В связи с этим в августе 2010 года фирма DePuy приняла решение об «отзыве» чашек ASR и прекратила их реализацию. К этому моменту по всему миру уже было установлено около 93 тысяч таких чашек. При этом чашка ASR использовала модную и высокотехнологичную пару трения металл-металл. Подробнее об истории с чашками ASR фирмы DePuy вы можете почитать в статье британского медицинского журнала (BMJ).
Стоит отметить, что история с чашками ASR фирмы DePuy не единственная в своем роде. В середине 1990-х годов фирма 3M «отзывала» чашку Capital Hip. Такие ситуации подчеркивают честность и порядочность фирм-производителей по отношению к своим клиентам (наших пациентам). Здесь можно провести аналогию с автомобилями: всемирно признанные производители (Тойота, Ниссан, Мерседес-Бенц, Митсубиси, Форд и т.д.) периодически производят отзыв своей продукции по поводу той или иной технологической недоработки, а местечковые автомобильные заводы, производящие некачественные автомобили, не делают отзывов никогда. А ведь качество автомобиля – это безопасность и, порою, жизнь людей.
Так что не всегда новое – самое лучшее. Опять же приведем в пример фирму DePuy, чтобы у читателя не возникло ощущения о том, что это «плохая» фирма. С 1986 года эта фирма выпускает ножку эндопротеза тазобедренного Corail с гидроксиапатитовым покрытием. С тех пор реализовано более 700 тысяч таких ножек в 75 странах и они до сих пор пользуются популярностью у врачей, занимающихся эндопротезированием тазобедренного сустава. По данным регистров Австралии и Великобритании в 2010 году ножка Corail устанавливалась чаще, чем любая другая бесцементная!
Но, тем не менее, технологический процесс производства эндопротезов тазобедренного сустава не стоит на месте и новые модели, учитывающие недостатки предыдущих, как правило, все-таки лучше.
В-третьих, гораздо более важно то, как хорошо будет выполнена операция, а не то, насколько «крутой» или «дорогой» эндопротез будет выбран. К сожалению, некорректная установка не спасет «самый лучший» эндопротез, а правильно установленный в ходе операции «эндопротез-середнячок» уверенно и без проблем может прослужить многие десятилетия. Так что главное, все-таки, как бы это банально не звучало, – руки хирурга. Однако у хирурга, особенно много оперирующего, появляются свои предпочтения в выборе тех или иных моделей эндопротеза тазобедренного сустава. Например, у фирмы Zimmer есть чашка Trilogy, а у DePuy – чашка Pinnacle. Технологически и внешне эти чашки очень похожи, но различия, конечно же, есть (по методу фиксации вкладыша, по типу покрытия чашки, контактирующего с костью, по размеру трех отверстий для винтов). Так вот, у чашки Trilogy диаметр отверстий меньше, а у Pinnacle – больше. С одной стороны, чем меньше площадь отверстий для винтов – тем лучше, ведь возрастает площадь контакта чашки с костью, а с другой стороны маленькие отверстия Trilogy не позволяют увидеть села ли чашка на дно вертлужной впадины до конца, или еще остался промежуток. В связи с этим хирурги, предпочитающие чашку Pinnacle с более широкими отверстиями, говорят: «Я уверен в этой чашке – ее можно контролировать и быть уверенным в том, что она на дне». Кроме того, опытные хирурги при установке чашки контролируют глубину ее посадки не только глазом, но и даже на слух – звук при забивании чашки изменяется при посадке чашки на дно вертлужной впадины. И таких особенностей при установке чашке, ножки, вкладыша, головки возникает несколько десятков, и все они влияют на качество установки эндопротеза. Так что еще раз повторим банальное правило – залог успеха – хирург, а не эндопротез. Хороший хирург сам подберет вам правильную модель эндопротеза или предложит разумные альтернативы там, где они возможны. Не нужно заниматься поиском лучшего эндопротеза – займитесь поиском лучшего хирурга!
В-четвертых, если существует много разных моделей эндопротезов, значит это кому-нибудь нужно. Кому-то лучше всего подойдет один тип эндопротеза, а кому-то – другой. Так что, опять же, лучше всего оставить выбор модели эндопротеза профессионалу. Но как найти его, своего врача? Есть хорошая пословица: «Качество игры гроссмейстера зависит от количества сыгранных партий». Действительно, как правило, лучше оперирует тот хирург, который оперирует много. Считаются опытными пожилые хирурги, и это правильно, но возраст хирурга не всегда указывает на его большой опыт именно в эндопротезировании тазобедренного сустава. В нашей стране много 30-летних хирургов, которые ежедневно оперируют по 3-5 тазобедренных суставов, накапливая в своем активе по многу сотен эндопротезирований тазобедренного сустава в год, что является прекрасным показателем по мировым меркам: в мире считается опытным хирург, который выполняет более 50 эндопротезирований тазобедренного сустава в год. Если ежегодное число операций меньше, то такого хирурга будут считать «вечно обучающимся» вне зависимости от того, сколько ему лет: 30, 40, 50, 60 или даже 70.
Когда на международных конференциях мы общаемся с нашими зарубежными коллегами и говорим им о том, что в нашей стране существует несколько центров, где выполняют больше одной тысячи операций эндопротезирования в год, то у многих из них на лицах появляется искреннее удивление и уважение. Ведь в подавляющем большинстве европейских и американских клиник в год выполняется 200-300 эндопротезирований в год. Такая уникальная ситуация в нашей стране сложилась благодаря системе высокотехнологичной медицинской помощи, когда эндопротезирование, финансируемое федеральным бюджетом, сосредоточено в нескольких клиниках, центрах травматологии и ортопедии. Так что во многом уже следует признать неверным и устаревшим утверждение о том, что хорошие хирурги заграницей. В России много своих талантливых хирургов, обладающих порой много большим опытом, чем зарубежные коллеги.
Этого нельзя сказать о самих эндопротезах. К сожалению, отечественные технологии и ряд других порой непреодолимых факторов не позволяют добиться того качества эндопротезов и инструментов, которые нужны пациенту и его хирургу. Так что в выборе самого эндопротеза на сегодняшний день и на ближайшие несколько лет придется доверять только иностранным производителям.
Но вернемся к выбору своего хирурга. Мы выяснили, что правильный тот хирург, который оперирует много. Но может получиться так, что даже много оперирующий хирург не стремится изучать современные научные публикации по эндопротезированию тазобедренного сустава, не интересуется опытом коллег и работает «по накатанной», не стремясь совершенствоваться. К сожалению, такие хирурги тоже встречаются и, наверное, это не самый лучший и надежный вариант, хотя, несомненно, труд таких хирургов помогает многим и многим пациентам.
Есть еще один момент. Результат эндопротезирования определяется не только качеством самой операции, но и соблюдением правил реабилитации. После операции у пациента всегда возникают те или иные вопросы: Почему отекает нога? Как долго может повышаться температура? Когда можно водить машину? Когда можно пойти в баню? и т.д. Представьте, что вам достался «хирург-бука», который, прекрасно оперируя, не любит отвечать на вопросы пациента, отмахиваясь или отвечая неполно. На многие эти и другие вопросы можно найти ответы на нашем сайте, но не все ситуации однотипны и максимально точный и правильный совет может дать только очный врач.
Итак, главное выбрать не эндопротез, а хирурга. Но и выбор хирурга не так прост, так что мы все же поговорим о том, какие бывают эндопротезы и чем они отличаются.
Фирмы производители
Как мы уже говорили, доверять следует производителям с мировым именем. Ниже представлена таблица с логотипами и ссылками на официальные сайты компаний, производящих наиболее качественные эндопротезы тазобедренного сустава, имеющие историю, производственные и научные ресурсы, являющиеся мировыми лидерами по объему продаж.
Логотип компании
(щелкните мышкой, чтобы перейти на сайт фирмы производителя эндопротезов)
Компоненты эндопротеза тазобедренного сустава
Главная цель эндопротезирования – восстановить работоспособность тазобедренного сустава, заменив его пораженные части (или весь ТБС) элементами, которые повторяют естественные суставные функции в полном объеме. Для этого поврежденные участки удаляют, а вместо них вживляют новую конструкцию, состоящую из нескольких частей. От качества этих частей зависит долговечность и функциональность эндопротеза. Разберем, какими они бывают, и из чего их сегодня производят.
Состав эндопротеза ТБС
Тазобедренный сустав включает 2 блока – головку и вертлужную впадину. У эндопротеза состав сложнее:
Чашка – база вертлужного компонента эндопротеза ТБС – устанавливается в вертлужную впадину и принимает на себя ее функции (формирует новое ложе). Для этого костная ткань предварительно обрабатывается (уменьшается объем кости, формируются поверхности для вживления ацетабулярного компонента эндопротеза ТБС в вертлужную впадину).
Наружная поверхность костного ложа делается шероховатой, а изнутри в нее помещается пластиковый вкладыш, который:
Чаши бывают двух видов в зависимости от материала:
Головка
Головка бедренного компонента эндопротеза ТБС – часть его подвижного элемента. Ее размеры должны соответствовать параметрам пластикового вкладыша ацетабулярного компонента. В каталоге ООО «Титанмед» представлены варианты головок во всех популярных формах, которые применяются в современном эндопротезировании.
Исполнение бедренного компонента
Еще одна часть бедренного компонента – ножка, которая формирует опору сустава, что определяет высокие требования к ее прочности. В большинстве случаев этот элемент выполняется из пористого металла (для обеспечения остеоинтеграции – ускорения процесса обрастания костной базой).
Изготовление эндопротеза ТБС
Для каждого компонента эндопротеза ТБС есть свой набор материалов, из которых он может исполняться:
Во всех случаях конструкции для эндопротезирования сустава должны отвечать ряду требований:
В современной практике эндопротезирования принято называть конструкции по совмещению материалов их элементов. Так, название металл-металл означает, что это комбинация металлических вертлужного компонента и подвижного блока. Существуют также вариации металл-полиэтилен (металлическая головка и пластиковая чашка или ее вкладыш), керамика-металл, керамика-полиэтилен, керамика-керамика.
Стоит заметить, что медицинская керамика в изготовлении компонентов эндопротеза тазобедренного сустава сегодня применяется не очень часто. Это связано с твердостью керамической основы, которая определяет ее хрупкость. Хотя тенденция на предпочтение керамике уже набирает обороты (поскольку она показала себя более долговечной).
Материалы для бедренного компонента
Материалом бедренного компонента эндопротеза ТБС (ножки) может выступать:
Оптимальным при выборе считается тот вариант, который по упругости максимально приближен к костной ткани. Его фиксация бывает цементной и бесцементной. В последнем варианте конструкции делят по месту установки:
Кроме того, ножки классифицируют по форме (цилиндрические и клиновидные). Клиновидные конструкции, в свою очередь, делят на подклассы (прямые, конические, изогнутые в проксимальной области, с прямоугольным сечением).
Материалы чаши – ацетабулярного компонента эндопротеза
Чаша – основа ацетабулярного компонента эндопротеза – тоже бывает цементной и бесцементной фиксации в вертлужную впадину. Во втором случае для изготовления используется титановая основа в форме полусферы (нормальной или усеченной) либо овала (ревизионное эндопротезирование). В конструкции могут иметься дополнительные средства для закрепления (скобы, лепестки, шипы, пластины).
При установке вертлужного компонента эндопротеза в вертлужную впадину пользуются одним из 3 способов:
Чаша цементного ацетабулярного компонента эндопротеза бывает профильной (полусфера) или низкопрофильной (эндопротезирование при дисплазии вертлужной впадины). Еще одна классификация делит варианты на классические (обычные, модифицированные с фланцем, низкопрофильные) и чаши с эксцентричной ямкой.
Центраторы и пробки-заглушки для эндопротезирования
Для правильной установки ножки и нормальной фиксации в цементном эндопротезировании применяют центраторы. Здесь же используют пробку-заглушку – элемент из губчатой костной ткани, который вводят в дистальный участок канала костной ткани бедра. Ее задача – создание нормальных условий для сжатия цемента при вживлении бедренного компонента эндопротеза.
Лекция об эндопротезировании
Как устроены эндопротезы
Материаловед Федор Сенатов рассказывает, из чего состоит эндопротез и как изготавливаются его компоненты.
Почему люди нуждаются в эндопротезировании
Во-первых, травмы. Например, спортсмены постоянно нуждаются в лечении коленей и тазобедренных суставов. Во-вторых, бывают врожденные дефекты суставов. В-третьих, возрастные изменения.
Когда человек ломает кость, начинают работать остеобласты — клетки, которые её строят, и остеокласты — клетки, которые её разрушают. Это постоянный процесс регенерации. В хрящевой ткани меньше клеток, чем в кости, поэтому регенерация ограничена. В случае обширного повреждения сустава или его износа часто приходится прибегать к тотальному эндопротезированию.
Компоненты эндопротеза
Востребованы операции по эндопротезированию тазобедренного сустава, коленного сустава, также меняется плечо и даже пальцы. Но самые популярные — тазобедренные суставы.
Эндопротез тазобедренного сустава — достаточно сложная конструкция. Бедренный компонент вставляется в канал бедренной кости. От него идет шейка, где расположен шарик — головка эндопротеза, которая упирается в ацетабулярный компонент — это то, что находится в тазовой кости и по чему идет трение.
Ножка эндопротеза сустава обычно делается из разных металлов, это титановые сплавы или кобальт-хромовые. Материалы должны быть одновременно прочными и износостойкими, потому что ножка входит в бедренную кость и должна плотно фиксироваться. Материал ножки должен иметь одинаковые характеристики с натуральной костью.
Если материал ножки эндопротеза сустава слишком жесткий, то возникают неравномерные микронапряжения. Они скапливаются на материале, имеющем больший модуль упругости, например, на титане. Окружающая кость остается без нагрузки. Она изменяет свою структуру и пористость, становится хрупкой. Вероятно развитие трещины, повреждение костей и расшатывание ножки протеза внутри кости.
От ножки эндопротеза идет головка, на которой находятся шейка и шарик. Шейка бывает разной длины и позволяет оптимально регулировать натяжение мышц. Шарик, расположенный на шейке, изготовляется из кобальт-хромового сплава или керамики. Материал должен быть максимально износостойким, потому что в ходе трения образовываются частицы износа. Экспериментально уже подобраны условия, в которых поверхность шарика не идеально гладкая, а имеет небольшие шероховатости для его оптимального трибологического поведения.
Последняя часть эндопротеза — вкладыш, по которому идет трение шарика. Раньше он изготавливался из металлов, но клинические испытания показали, что частицы износа металлов бывают токсичны и могут приводить к остеолизу. Макрофаги запускают реакции организма, ведущие к изменениям кости, она повреждается вокруг эндопротеза и разрушается. Последние десятилетия вкладыши эндопротеза сустава изготавливаются из полимера или керамики. Главное преимущество керамики — высокая износостойкость, а у полимеров — большая ударная вязкость и дешевизна.
Самый популярный материал для эндопротезов
Самый популярный полимер — сверхвысокомолекулярный полиэтилен. Это почти как полиэтилен из пакетиков, только с длинными макромолекулами. Молекулярная масса в этом полимере — около 10-ти миллионов грамм на моль. Это колоссальная величина, поэтому механические свойства такого полиэтилена гораздо лучше, чем у пакета. При этом его модифицируют для оптимального использования в медицине.
Полиэтилен постоянно пытаются улучшать, но он уступает керамике в износостойкости. Износ пары керамика-керамика — около 0,01 миллиметра в год. Износ полиэтилена по металлу или керамике — менее 0,1 в год. В связи с тем, что материал изнашивается, приходится прибегать к ревизионному эндопротезированию, что составляет примерно 10% операций. Если протез есть у молодого спортсмена, то через 15 лет необходимо обновление, даже если протез сделан из достаточно хорошего материала.
Изготовление ацетабулярного компонента
Ацетабулярный компонент протеза испытывает основное трение. Использование сверхвысокомолекулярного полиэтилена здесь эффективно: у него достаточно хорошая износостойкость относительно других полимерных материалов. Он применяется в футеровке самосвалов, даже в виде покрытия на всепогодном катке.
Этот материал производится двумя путями. Первый способ изготовления чашечек — термопрессование. В прес-сформу засыпается порошок, прикладывается давление и высокая температура около 200 градусов. Материал приобретает нужную форму — чашечки. Проблема метода во времени: в одной пресс-форме можно сделать лишь одну чашку.
Второй и самый быстрый способ, который применяется повсеместно — экструдирование. Это плунжерная экструзия. Порошок засыпается в реактор, греется и давится поршнем. Через отверстие вылезает переплавленный прут, который потом обтачивается до формы чашечки. Такие чашки расходятся по всему миру: проводится около миллиона операций в год.
Стерилизация полимера
Три метода стерилизации чашечек: низкотемпературная плазма, этиленоксид, гамма-стерилизация. Но у последней есть проблема. Гамма-кванты обладают достаточно большой энергией: полимер разрушается, молекулы рвутся, и материал портится. Он начинает окисляться, что приводит к ухудшению механических характеристик и его структуре. Поэтому приходится искать оптимум между качественной стерилизацией и порчей материала.
Есть две основные стратегии улучшения характеристик полимера. Первая — избежать окисления. Это можно сделать, если ввести антиоксиданты, например, витамина Е. Он позволяет избежать окисления после стерилизации и в ходе эксплуатации внутри организма.
Вторая стратегия — повысить износостойкость материала для продления его срока службы. Это можно сделать с помощью химической или физической сшивки макромолекул. Химический способ — устранение водородов и сшивку отдельных связей. Физический способ — бомбардировка гамма-квантами или высокоэнергетическими электронами. Это называется сверхсшитый полиэтилен, который является основным видом материала для создания эндопротезов суставов.
Чашка эндопротеза
Эндопротез тазобедренного сустава (ТБС) состоит из подвижной и неподвижной части. Последнюю еще называют вертлужным компонентом конструкции или чашей эндопротеза. Она имеет форму полусферы с шероховатой или пористой наружной поверхностью. Фиксируется одним из двух способов:
Каталог чаш эндопротезов ООО «Титанмед»
Биполярная бедренная головка DIAMOND™ Сталь 316 L + UHMWPE
Биполярная бедренная головка DIAMOND™ Co-Cr-Mo + UHMWPE
Ацетабулярная цементная чаша DIAMOND™
Ацетабулярная бесцементная чаша DIAMOND™ + вкладыш DIAMOND™
Ацетабулярная бесцементная чаша Lotus™
Вкладыш для ацетабулярной бесцементной чаши Lotus™
Вкладыш высокий для ацетабулярной бесцементной чаши Lotus™
Винт для ацетабулярной бесцементной чаши Lotus™
Конструкция
Функции чаши эндопротеза ТБС:
Полусфера имеет проксимальную (расположенную анатомически ближе к центру тела) полюсную часть и дистальный (анатомически дальше от центра тела) торец. Фиксация вертлужного компонента при эндопротезировании должна производиться таким образом, чтобы максимальный диаметр чашки приходился на экватор впадины.
В обе стороны от максимального (к торцу и полюсной части) диаметр чаши эндопротеза ТБС плавно уменьшается. При этом по размерам должны строго соблюдаться следующие требования:
Наружная поверхность чаши эндопротеза ТБС выполняется пористой или шероховатой. Отдел от максимального диаметра до полюса имеет наружную поверхность вращения. Ее образует кривая с одним радиусом или с плавно сопрягающимися радиусами разной величины.
Классификация
Основная классификация делит все чаши эндопротезов тазобедренного сустава по двум основным признакам – форме и методу фиксации. Второй признак рассмотрим отдельно чуть ниже.
По форме же выделяют два варианта исполнения под головку эндопротеза:
Бесцементная
Эндопротезирование с механической бесцементной фиксацией осуществляется с вертлужным компонентом, который состоит из 2 элементов – базы и вкладыша. Основа (база) обычно выполняется из биосовместимого медицинского титана, имеющего пористую поверхность снаружи в виде:
Для стимуляции врастания титановой бесцементной чашки в костную ткань применяют гидроксиапатит. Форма металлического основания – правильная или усеченная полусфера. Реже применяются овальные модели (их может рекомендовать врач при ревизионном эндопротезировании).
Первичная установка осуществляется одним из следующих методов:
Надежность и долговечность результата эндопротезирования обеспечивается выверенным соотношением размера костной впадины и бесцементной чашки. В некоторых случаях размер вертлужной части эндопротеза и костной впадины делают идентичным. Тогда за надежность удержания эндопротеза в ложе отвечают специальные винты, которыми бесцементная чашка привинчивается к кости.
Второй элемент конструкции бесцементной чаши эндопротеза – вкладыш – делается из полимеров. Его задача – «закрыть» главное слабое место такого эндопротезирования (уязвимость узла трения). Кроме вкладыша (качества его исполнения, полимерного состава, толщины, метода закрепления внутри), за фактор трения отвечают:
Цементная
Эндопротезирование цементной чашей осуществляется с применением условно нового материала – высокомолекулярного или ультравысокомолекулярного полиэтилена. Это химически сшитый полиэтилен, в котором нет низкомолекулярных связей. Последняя особенность отличает материал от куда более привычного аналога с тем же названием, используемого для производства упаковки (пакеты, пленка).
Высокомолекулярный полиэтилен, из которого делают цементные чаши эндопротезов, имеет молекулярную массу, в десятки раз превышающую массу обычного. Хотя новым его можно назвать только условно (в эндопротезировании суставов о нем известно с 1962-го), все признаки инновации ему присущи, а именно:
Форма цементной чаши может быть разной – сферической или низкопрофильной. В последнем варианте может быть предусмотрен «козырек» для профилактики вывиха головки эндопротеза ТБС.
Главные особенности цементной чаши эндопротезов тазобедренного сустава:
Установка
Фиксация неподвижной части искусственного сустава считается достигнутой при соблюдении одного из двух условий. Во-первых, при врастании костной ткани в поверхность в районе II сегмента чашки (оптимальный вариант). Такой результат обеспечивается при равных радиусах I сегмента полусферы и костного ложа. Правда, при данном условии первичная стабильность под вопросом, а это исключает вторичную естественную фиксацию за счет обрастания костной тканью (остеоинтерграции).
Во-вторых, фиксация осуществляется при формировании между торцом и полюсным отделом поперечного сечения наружного контура наибольшего размера. В этом случае тоже не обеспечивается первичная механическая стабильность (ее не может обеспечить ни одна конструкция чаши).
При установке чаши эндопротеза бесцементным способом по типу press-fit важно учитывать, что:
Купить чаши эндопротезов ТБС
В каталоге продукции для эндопротезирования ООО «Титанмед» вы можете заказать чаши эндопротезов во всех популярных размерах, а мы гарантируем:
Купить чашу эндопротеза ТБС можно по телефону, онлайн, заполнив простую форму на сайте, или отправив заявку на email. Свяжитесь с нами, если у вас остались вопросы, и квалифицированные консультанты с удовольствием на них ответят.