Автореферат и диссертация по медицине (14.00.22) на тему:Клинико-анатомическое обоснование применения бедренных компонентов дистальной фиксации при эндопротезировании тазобедренного сустава

На правах рукописи

ЕЛКИН ДЕНИС ВАЛЕРЬЕВИЧ

КЛИНИКО-АНАТОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ БЕДРЕННЫХ КОМПОНЕНТОВ ДИСТАЛЬНОЙ ФИКСАЦИИ ПРИ ЭНДОПРОТЕЗИРОВАНИИ ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА

14.00.22. - травматология и ортопедия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

МОСКВА 2008

003164801

Работа выполнена на кафедре травматологии и ортопедии Российского университета дружбы народов

Научный руководитель:

Заслуженный деятель науки РФ, доктор медицинских наук, профессор

ЗАГОРОДНИЙ Николай Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор,

ЦКБ РАН ГОНЧАРОВ Николай Гавриилович

доктор медицинских наук, профессор,

ЦИТО имени НН Приорова БАЛБЕРКИН Александр Викторович

Ведущая организация:

Московская медицинская академия им ИМ Сеченова

Защита диссертации состоится "17" марта 2008 г в часов на за-

седании диссертационного совета Д 212 203 01 в Российском университете дружбы народов по адресу 117198, г Москва, ул Миклухо-Маклая, 8

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Российского университета дружбы народов (117198, г Москва, ул Миклухо-Маклая, 6)

Автореферат разослан " ^ "слМр 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор медицинских наук, профессор ЭД СМИРНОВА

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ

Высокая совокупная распространенность дегенеративных заболеваний, тазобедренного сустава определяют высокую потребность в выполнении эн-допротезирования - от 1 до 3 на 1000 человек в год (Загородний HB 1995, Корнилов HB- 2000) За время существования, метод эндопротезирования претерпел множество изменений Разработаны различные варианты фиксации, формы имплантируемых в кость компонентов, материалы для узла трения По мере накопления объективных данных об исходах лечения, описаны ранние и отдаленные осложнения Одной из основных проблем является развитие асептической нестабильности компонентов эндопротеза (Шерепо К М , 1990) Большое значение имеет разрушение компонентов, износ материалов в узле трения, токсическое и аллергенное действие материалов. Эти осложнения неоднократно заставляли пересмотреть многие казавшиеся бесспорными решения Процесс поиска новых конструкционных решений, материалов, способов фиксации продолжается и в настоящее время, а споры относительно достоинств тех или иных методов свидетельствуют об отсутствии общепризнанной единой концепции в отношении эндопротезирования тазобедренного сустава Важную роль в улучшении результатов лечения играет анализ результатов, который позволяет оценить достоинства того или иного решения в конструировании имплантатов (Malchau Н, Herberts Р , 1998) Существуют способы прогнозирования отдаленных исходов эндопротезирования, например, способ математического моделирования механических взаимодействий между элементами эндопротеза и костными образованиями, что важно для понимания перспектив стабильности имплантата Технологии изготовления эндопротезов постоянно совершенствуются, повышается точность обработки, применяются более тщательно очищенные материалы (Левочкин А А , 2003, Ежов И Ю., 2006) Совершенствование узлов трения свело к минимуму участие в развитии асептической нестабильности продуктов износа, особенно в парах трения керамика-керамика (Heikki-Jussi Lame, 2001) Значимой причиной неудач остается проблема ненадлежащего применения той или иной конструкции у конкретного пациента Проблема выбора становится все актуальнее ввиду возрастающего разнообразия конструкций (Мурзабеков И А, 2005, Надеев А А , 2004, Рагозин А 0 , 2004) Особую важность приобретает данная проблема в современных социально-экономических условиях, где нередко выбор эндопротеза продиктован причинами, не учитывающими индивидуальные особенности потенциальных пациентов Очевидна необходимость четких критериев выбора оптимальной модели эндопротеза для обеспечения долгосрочного и прогнозируемого эффекта от проведенной операции (Надеев А А, 2004) Данная работа посвящена анализу результатов эндопротезирования с применением бедренных компонентов с дистальным типом фиксации На примере разработанной математической модели изучены распределения напряжений в системе «эндопротез - бедренная кость» На основании полученных данных выработаны рекомендации по надлежащему применению бедренных ножек эндопротезов

\ J

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Цель исследования- улучшить результаты хирургического лечения пациентов с патологией тазобедренного сустава.

Для достижения этой цели нами были поставлены следующие задачи

1. Проанализировать краткосрочные и отдаленные клинические и рентгенологические результаты применения эндопротезов с анатомическими прямыми ножками дистальной фиксации,

2 Определить особенности распределения напряжений в кости и в бедренной ножке после установки эндопротеза,

3. Определить оптимальные параметры установки бедренных компонентов дистального типа фиксации в костномозговой канал бедренной кости,

4 Определить относительные показания и противопоказания к применению ножек эндопротезов с дистальной фиксацией, НАУЧНАЯ НОВИЗНА

• Изучены ближайшие и отдаленные результаты тотального эндопроте-зирования тазобедренного сустава с применением бедренного компонента «Импланть-Элит» бесцементной фиксации;

• Проведено математическое моделирование поведения системы «эндо-протез-бедренная кость» при разных условиях установки ножек с дистальной фиксацией в условиях физиологической нагрузки,

• Выработаны рекомендации по установке бедренных компонентов с дистальной фиксацией;

• В ходе работы обоснован выбор бедренного компонента с дистальной фиксацией при эндопротезировании тазобедренного сустава Определены относительные показания и противопоказания к применению данного типа бедренных компонентов.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ

• Разработанные нами относительные показания и противопоказания к применению бедренных компонентов с дистальной фиксацией могут служить ориентиром для правильного выбора бедренного компонента в клинической практике

• Соблюдение разработанных правил подбора бедренного компонента конкретному пациенту повышает качество лечения, снижая вероятность неблагоприятного исхода эндопротезирования по причине асептической нестабильности, а также деструкции бедренного компонента

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ, ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА, ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Материалы диссертации были доложены на заседании кафедры травматологии и ортопедии РУДН 20 06 2007 г

Основные положения диссертации доложены на Научно-практической конференции «Эндопротезирование тазобедренного сустава отечественными имплантатами» - Рязань, 15 января 2004 г, V научно-практической конференции «Современные тенденции комплексной диагностики и лечения заболеваний скелетно-мышечной системы» - Москва, 10-11 июня 2004 г, на научно-практической конференции «Французский парадокс» - Пущино, март 2005 г , на Научно-практическом семинаре с международным участием «Применение биологически и механически совместимых имплантатов в ортопедии и травматологии Внедрение новых технологий в регионах» - Великий Новгород, 57 сентября 2006 г, на Ш-м Международном Конгрессе «Современные технологии в травматологии и ортопедии» - Москва, РУДН, октябрь 2006 г

Клинические исследования, анализ и интерпретация данных проведены автором самостоятельно Все научные результаты, представленные в работе, автором получены лично

По теме диссертации опубликована 1 статья в ведущем рецензируемом научном журнале и 1 статья в периодическом нерецензируемом журнале Опубликованы 4 статьи в монотематических сборниках научных работ Опубликованы также 20 тезисов в различных сборниках научных трудов, в том числе, 2 тезисов в сборнике научных трудов международной ежегодной конференции ЭГСОТ Коллективом авторов, включающем соискателя, разработана база данных «Результаты эндопротезирования крупных суставов», свидетельство № 2007620157 (дата регистрации 20 апреля 2007г) ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

• Вторичная биологическая фиксация бедренной ножки в проксимальном отделе бедра более предпочтительна, поскольку обеспечивает большую сохранность костной массы проксимального отдела и снижает риск усталостного перелома ножки эндопротеза

• При применении бедренных ножек с дистальной цилиндрической частью и расположенным проксимально воротничком, для обеспечения возможности вторичной биологической фиксации в проксимальном отделе всегда следует стремиться к максимально возможной плотной посадке в метафизарном отделе бедренной кости

• Следует избегать применения бедренных компонентов с дистальной фиксацией при тотальном эндопротезировании у молодых и/или активных пациентов за исключением случаев нетипичных вариантов бедренных костей (последствия переломов, проксимальных остеотомий и т п), когда имеются сомнения в успешности применения иных типов ножек

• Первичное тотальное эндопротезирование тазобедренного сустава с применением бедренного компонента с дистальной фиксацией более предпочтительно у пациентов пожилого возраста, в том числе, при явлениях остеопороза

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ

Диссертационная работа изложена на 150 страницах машинописного текста и состоит из введения, 4 глав, заключения, выводов, списка использованной литературы Работа содержит 6 таблиц и 67 рисунков Указатель литературы включает 148 работ, из них 33 отечественных и 115 зарубежных источников

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ КЛИНИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Настоящая работа основана на анализе клинических и рентгенологических наблюдений в 71 случаях тотального эндопротезирования тазобедренного сустава с бедренным компонентом «Имплантъ-Элит» (65 пациентов), а также в группе из 22 пациентов с бедренными ножками AML (DePuy) Оба бедренных компонента относятся к одному типу - прямые анатомические ножки они имеют дистальную цилиндрическую часть и снабжены воротничком в проксимальном отделе

Пациенты с первичным коксартрозом и АНГБК составили 90% В основной группе пациентов мы наблюдали 36 женщин (38 операций) и 29 мужчин (33 операции) Средний возраст больных составил 62,4 года (от 33 до 78 лет), более 92% составили пациенты в возрасте от 50 до 78 лет Методика наблюдения включала осмотры до и после операции и далее через 3, 6 12 месяцев, в последующем — ежегодно. Результаты применения бедренных ножек «Имплантъ-Элит» прослежены у 54 (76%) пациентов в сроки до 2 лет и у 18 (25%) - в сроки до 3 лет с момента операции

При поступлении проводили регистрацию жалоб больного, рентгенологическую диагностику Ортопедический статус оценивали с применением стандартных методов ортопедической пропедевтики Определение функционального состояния пораженного сустава проводили, используя оценочную систему W Н Harns (1969), а также визуально-аналоговую шкалу для определения локализации болевых ощущений в нижней конечности

До операции оценка функционального состояния конечности составила, в среднем, 36,2 (от 10 до 64) балла При определении уровня болевых ощущений в зависимости от отдела бедра с использованием ВАШ вьивлено преобладание боли в верхней трети бедра верхняя треть - 7,8, средняя - 3,9 и нижняя - 5,2

Планирование операции проводилось с учетом типа поражения тазобедренного сустава, состояния параартикулярных тканей и индивидуальной морфологии костных образований, составляющих тазобедренный сустав

Оперативное вмешательство проводилось в положении пациентов на боку, переднелатеральным доступом Операции включали все стандартные этапы Во время установки бедренной ножки уделяли внимание соосности ножки эндопротеза и продольной оси бедра, а также плотности прилегания шеечного воротничка к опилу бедренной кости

После операции оценивали соосность ножки и диафизарной оси бедра, протяженность плотного контакта ножки с кортикальным слоем кости, степень опоры воротничка ножки на плоскость опила шейки

Функциональное состояние оперированного сустава оценивали через 3, 6, 12 месяцев после операции и далее ежегодно Все данные о пациенте, особенностях произведенной операции и установленном эндопротезе, а также о функциональном состоянии сустава отмечали в разработанной карте наблюдения, включающей паспортную часть, сведения об операции и опросник по системе W Harris Данные из анкет и цифровые изображения рентгенограмм вводили в разработанную базу данных, пополняя ее при каждом последующем визите пациента

Для создания базы данных и математической обработки статистического материала использовался персональный компьютер PC на базе центрального процессора Pentium IV, в качестве основного программного обеспечения выбран пакет для формирования баз данных Microsoft Access Для статистической обработки данных - STATISTICA® for Windows Release 4 3 компании StatSoft®Inc, США

Для оценки достоверности различий в распределении качественных показателей одновременно вычислялся критерий согласия х2 (хи-квадрат) Для количественных показателей вычислены основные статистические параметры (средняя арифметическая, ошибка репрезентативности, дисперсия, среднее квадратичное отклонение, коэффициент вариации) Оценка достоверности различий абсолютных и относительных показателей между группами производилась по t-критерию Стьюдента

Поскольку важным фактором формирования вторичной фиксации являются напряжения, возникающие в кости с установленной бедренной ножкой под нагрузкой, мы провели анализ распределения напряжений в системе «эндопротез-бедренная кость» с применением математического моделирования Нами был проведен анализ распределения напряжений под средней физиологической нагрузкой (3000 Н) в костной ткани здоровой бедренной кости, а также после установки бедренного компонента Определены также особенности распределения напряжений при разных условиях установки бедренного компонента дистальной фиксации

Метод математического моделирования распределения напряжений демонстрирует, что при наличии плотного контакта в проксимальном отделе характер распределения напряжений в бедренной кости близок к таковому в нормальной кости Выявлены также различия в уровне возникающих под нагрузкой напряжений в самой ножке эндопротеза в зависимости от плотности контакта воротничка и проксимального отдела бедра и протяженности контакта ножки с кортикальной костью в истмальной зоне Отсутствие плотного контакта воротничка и сокращение протяженности контакта в истмальной зоне способствует значительному повышению этих напряжений, что увеличивает риск разрушения ножки

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

У пациентов с установленными бедренными ножками «Импланть-Элит» нами отмечено прогрессивное улучшение функционального состояния сустава в динамике Наибольший темп улучшения отмечен в течение первых 6 месяцев, далее улучшение происходит медленнее Наиболее быстро улучшается показатель «Боль», максимальный прирост которого происходит в течение первых 3-х месяцев То же можно сказать в отношении показателей «Деформации» и «Амплитуда» В дальнейшем, динамическому изменению подвергается только показатель «Функция».

В целом, по мере увеличения срока после операции, в основной группе наблюдалось устойчивое улучшение функционального состояния со снижением доли плохих и удовлетворительных результатов и увеличением доли хороших и отличных через год отличные и хорошие результаты составляют 79,1% (неудовлетворительных 5,6%), через два года - 88,9% отличных и хороших результатов (неудовлетворительных 3,7%), через 3 года - 89% отличных и хороших результатов, при 5,5% неудовлетворительных (таб 1)

В период наблюдения до 1 года неудовлетворительные результаты наблюдались у пациентов с сохраняющимися функциональными ограничениями и были обусловлены недостаточным качеством реабилитации Среди пациентов, осмотренных через 2 и 3 года, неудовлетворительные результаты были обусловлены поломкой ножки эндопротеза, которая возникла в 2 случаях и потребовала выполнения ревизионных операций с удалением сломанных ножек и заменой их на другие

В группе из 22 пациентов с установленными бедренными ножками AML динамика изменения функционального состояния была схожей Отмечен несколько меньший процент отличных результатов, что обусловлено сохранением у части пациентов умеренной стойкой боли в бедре оперированной конечности Однако в сроки, сопоставимые со сроками наблюдения пациентов основной группы (2 и 3 года) неудовлетворительных результатов не отмечено Поломки ножек эндопротезов не наблюдались

Таблица 1.

Распределение результатов в разные сроки у пациентов с установленными разными бедренными ножками___

Срок Ножки Отл Хор Удовл Неудовл

«Импланть- 48,6 % 40,3 % 7,4 % 3,7 %

2 года Элит»

«AML» 35,5 % 41 % 17,7 % -

«Имплантъ- 55% 34% 5,5 % 5,5 %

3 года Элит»

«AML» 50% 40,9 % 9,1 % -

Мы изучили рентгенологические изменения перипротезной зоны, происходящие после установки эндопротеза в разных зонах по Огаеп Были выделены основные стереотипы изменений костной ткани перипротезной зоны

резорбция, гипертрофия и перестройка костной структуры с переориентацией трабекулярных пучков. В проксимальных зонах (1,7) мы наблюдали либо резорбцию с диффузным повышением «прозрачности» костной ткани, либо (в зоне 7) переориентацию трабекул. В дистальных отделах (зоны 3,4,5) мы наблюдали гипертрофию в виде утолщения кортикального слоя или отсутствие явных изменений. В средних отделах (зоны 2,6) рентгенологически значимых изменений не отмечалось (Рис. 1). У пациентов с установленными ножками AML с большей частотой выявлены гипертрофические изменения дистальных отделов и резорбтивные - в проксимальных. У пациентов с ножками «Имплантъ-Элит» в ряде случаев отмечено сохранение костной плотности в проксимальных отделах. Отмечено, что при возникновении гипотрофии проксимальных отделов бедра, в дистальных, напротив, отмечается гипертрофия. Напротив, при отсутствии резорбции проксимальных отделов с изменением направления трабекулярных пучков, гипертрофия кости в дистальных отделах не наблюдалась, либо была незначительной.

Имплантъ- Повышение «про-

Элит зрачности» во всех

AML случаях

Имплантъ-

Элит Без значимых изме-

AML нений

Имплантъ- Утолщение

Элит кортикала 44%

AML Утолщение

кортикала 80%

Импланть-Элит «пьедестал» 2,8%

AML Утолщение кортикала 18%

Имплантъ-Элит Резорбция 54%

переориентация трабекул без резорбции 14%

AML Резорбция 95%

Импланть-Элит Без значимых изменений

AML Утолщение кортикала 9%

Наличие трабекулярных «мостиков» 18%

Без значимых изменений 73%

Импланть-Элит Без значимых изменений 46%

Утолщение кортикала 54%

AML Утолщение кортикала 95%

Рис. 1. Типовые изменения структуры костной ткани в перипротезных

зонах(по Сгиеп)

В соответствии с законом Вольфа, зоны преимущественной передачи нагрузки на кость не должны подвергаться резорбции, в то время как относительно свободные от нагрузки участки кости могут терять минеральную плотность. Основываясь на этом положении, характер изменений перипро-тезной кости может указывать на зону преимущественной вторичной фикса-

ции ножки. Поскольку изменения костной ткани вокруг эндопротеза имели разный характер, это свидетельствует о разных типах биологической фиксации имплантатов. Те случаи, когда в зонах 1 и 7 мы наблюдали резорбтивные изменения при явлениях гипертрофии в дистальных отделах (зоны 3,4,5) мы отнесли к преимущественно дистальной биологической фиксации, то есть формированию остеоинтеграции преимущественно в дистальных отделах эндопротеза. В других мы наблюдали изменения проксимальных отделов пери-протезной зоны, которые выражались изменением трабекулярного рисунка в зонах 6 и 7, без существенной костной резорбции, что, по нашему мнению, свидетельствует об остеоинтеграции поверхности проксимальных отделов эндопротеза. Мы отнесли эти случаи к преимущественно проксимальной биологической фиксации, то есть формированию остеоинтеграции преимущественно в проксимальных отделах эндопротеза.

При динамическом наблюдении мы наблюдали постепенное формирование того или иного типа изменений перипротезной зоны в течение первого года после операции.

Среди наблюдений более 1 года в 38 (54%) случаях мы отметили формирование дистального типа вторичной фиксации и в 10 (14%) - проксимального. В остальных 22 случаях (32%) случаях не наблюдалось ни существенной резорбции проксимальных отделов, ни достаточно заметного изменения трабекулярного рисунка. Мы предположили формирование некоего переходного типа остеоинтеграции на поверхности ножки, охватывающего средне-проксимальные отделы (Рис. 2).

ES проксимальный -14%

Ш дистальный - 54% Ш переходный - 32%

Рис. 2. Распределение типов фиксации в группе пациентов с ножками

«Импланть-Элит»

Среди изменений перипротезной зоны, отмеченных после установки ножки AML, мы наблюдали только один тип изменений - с заметной резорбцией в проксимальных отделах и с более или менее выраженными гипертрофическими изменениями в дистальных. Это позволяет предположить формирование исключительно дистального типа вторичной фиксации.

После детального исследования рентгенограмм и выявления разных типов изменений мы разделили пациентов на 2 группы. В первой объединили пациентов, у которых формировался дистальный тип изменений перипротезной зоны, во второй - проксимальный и промежуточный тип. Мы подвергли

и

анализу особенности функционального состояния оперированных суставов в этих группах.

4

<3,9 9 |

\

\ -Проксимал ьный тип Й ТИП

\

V

1 / 0 8

0,8 ^ . — ' " " ~ ' "о а _ 0

0,4 ——__

до опер 2-4 мес 5-8 мес 10-14 мес 22-26 мес 33-39 мес

Рис. 3. Динамика уровня болевых ощущений в средней (а) и нижней (б) трети бедра в течение 3 лет после операции в группе проксимальной и дистальной фиксации

При сравнении функционального состояния оперированных суставов через 2 года после операции выявлена незначительная разница в оценке боли (в группе проксимальной фиксации средняя оценка на 1,7 балла лучше) и несколько большая - функции (на 4,9 балла).

Однако при сравнении уровня болевых ощущений в бедре по данным ВАШ через 2 года после операции отмечена более существенная разница в оценке пациентами боли в средней и нижней трети бедра. Причем, прослеживание разницы в уровне боли в этих отделах бедра показывает тенденцию к сохранению этой разницы с персистированием боли в средней и нижней трети бедра при прогрессирующем нивелировании боли в проксимальном отделе, что наглядно отражено на графиках (рис. 3).

Таким образом, можно заключить, что проксимальный вариант вторичной фиксации более предпочтителен, поскольку при нем можно ожидать несколько лучший клинический результат. Характер изменений перипротез-ной зоны при проксимальном варианте вторичной фиксации также более благоприятен, поскольку проксимальные отделы кости со временем менее подвержены резорбции и, соответственно, в случае необходимости замены бедренной ножки хирургу представляется больше возможностей для надежной фиксации ревизионного эндопротеза.

Как было установлено в ходе математического моделирования поведения под нагрузкой системы «эндопротез - бедренная кость», характер распределения напряжений внутри самой ножки эндопротеза при плотной фиксации ее в проксимальном отделе бедра наиболее равномерный, при этом напряжения не достигают уровня, угрожающего развитием усталостного перелома ножки (Рис. 4).

Рис. 4. Напряжения растяжения на дистальной поверхности ножки «Им-плантъ-Элит» №14 при расчетной результирующей нагрузке ЗЗООН при разных условиях установки

I - цилиндрический канал, дистально-проксимальная фиксация; II - цилиндрический канал, дистальная фиксация (без опоры воротничка); III - конический канал, дистальная фиксация (уровень напряжений наибольший);

ПРИЧИНЫ РАЗЛИЧИЙ ВТОРИЧНОЙ ФИКСАЦИИ БЕДРЕННЫХ НОЖЕК

Как показано в ряде исследований, полная остеоинтеграция поверхности эндопротеза in vivo крайне маловероятна. Поверхность оказывается вовлеченной в остеоинтеграцию лишь частично и преимущественное расположение этих участков по длине и определяет тип окончательной фиксации. По нашему мнению, возможность разного типа вторичной фиксации обусловлена разностью физических свойств кости и металла. В условиях нагрузки на

кость с установленной в ней ножкой эндопротеза неизбежно возникает разница величин упругой деформации кости и металла, что приводит к возникновению микроподвижности на границе их раздела. В местах, где разность величин деформации достигает определенного критического значения (по данным литературы от 50 до 150 мкм), остеоинтеграция поверхности эндопротеза невозможна

Мы провели анализ зависимости типа окончательной фиксации от описанных исходных показателей плотности установки - опоры воротничка на опил шейки и протяженности контакта дистальной части ножки с кортикальным слоем кости. Существенной зависимости окончательного типа фиксации от протяженности зоны дистального контакта нами не отмечено Во всех случаях проксимальной фиксации отмечен полный контакт воротничка с опилом шейки В других группах встречались разные варианты контакта Это позволяет сделать вывод о том, что полный контакт воротничка предрасполагает к возможности проксимального типа окончательной фиксации Полученный вывод полностью согласуется с результатами проведенного математического моделирования распределения напряжений в костной ткани после установки бедренной ножки

С учетом того, что при установке бедренной ножки AML наблюдались признаки только дистального типа фиксации, можно предположить, что к формированию типа окончательной фиксации имеют непосредственное отношение и особенности конструкции бедренного компонента Мы выделяем следующие факторы, способствующие проксимальному типу вторичной фиксации

• модуль упругости материала эндопротеза, относительно близкий к модулю упругости костной ткани,

• наличие у бедренной ножки опорного воротничка и его плотный контакт с опилом шейки бедренной кости,

• наличие развитой проксимальной части эндопротеза, обеспечивающей плотную импакцию в метафизарный отдел кости,

• гладкая дистальная цилиндрическая часть бедренной ножки, исключающая остеоинтеграцию

ОШИБКИ И ОСЛОЖНЕНИЯ

Общее количество осложнений составило 10 (14 %) Из них 4 (5,5%) интраоперационные, 3 (4,25%) в раннем и 3 (4 25%) в отдаленном послеоперационном периоде Структура осложнений представлена в таблице 2

Наиболее серьезные осложнения - усталостные переломы бедренных ножек, потребовавшие серьезного оперативного лечения В развитии этих переломов, как показывает математическое моделирование, большое значение может иметь перенапряжение материала бедренной ножки вследствие особенностей фиксации Вероятность возникновения опасного уровня напряжений тем больше, чем более дистально зафиксирована ножка в бедренной кости и чем слабее опора ножки в проксимальном отделе

Таблица 2.

Характер и частота осложнений в группе наблюдения

ИНТРА ОПЕРАЦИОННЫЕ ОСЛОЖНЕНИЯ

Осложнение Коляч-во Лечение Исход

Незавершенный перелом (трещина) проксимального отдела бедра 2 Серкляжные проволочные швы, удлинение реабилитации Консолидация

Варусная позиция ножки 1 Ограничение нагрузки Хорошее восстановление функции

Перфорация бедренной кости 1 Ревизия с заменой ножки, щадящая реабилитация Хорошее восстановление функции

РАННИЕ ПОСЛЕОПЕРАЦИОННЫЕ ОСЛОЖНЕНИЯ

Поверхностное нагноение 2 Санация, дренирование, антибиотики, местно - антисептики, сорбенты Заживление вторичным натяжением

Тромбофлебит поверхностных вен голени 1 Антикоагулянты, НПВП, ве-нотоники, эластич компрессия, местное лечение Регресс воспаления

ОТДАЛЕННЫЕ ПОСЛЕОПЕРАЦИОННЫЕ ОСЛОЖНЕНИЯ

Вывих бедра 1 Закрытое вправление, реабилитация Восстановление функции, рецидивов не было

Усталостный перелом ножки эндопротеза 2 Ревизия, установка клиновидной ножки Длительная реабилитация Удовлетворительная функция

Естественной профилактикой такого рода осложнений является применение бедренных ножек с более проксимальной зоной фиксации в бедренной кости. Решениями, препятствующими дистальной фиксации бедренной ножки могут быть меньшая длина, полированная дистальная цилиндрическая часть и ограничение пористого слоя поверхности ножки проксимальным отделом при условии наличия опорного воротничка С целью улучшений условий для проксимальной вторичной фиксации была разработана модифицированная бедренная ножка, получившая название «Импланть Про», созданная с учетом вышеизложенных заключений

ВЫВОДЫ

1 Изучение результатов эндопротезирования с применением ножки «Им-плантъ-Элит» показало хорошее восстановление функции сустава в сроки до 3 лет При этом в большинстве случаев, наблюдаются изменения бедренной кости в виде гипотрофических изменений проксимального и гипертрофических изменений истмального отдела, что можно расценивать как признаки дистального типа вторичной фиксации

2 В большинстве случаев после имплантации исследуемых бедренных компонентов происходит перемещение зоны сжимающих и растягивающих напряжений в зону истмуса бедренной кости При этом проксимальный отдел оказывается недогруженным

3 При наличии плотного контакта шеечного воротника ножки с опилом шейки и установке в цилиндрический по форме костномозговой канал достигается близкое к нормальному распределение напряжений сжатия и растяжения в бедренной кости

4 Применение анатомических прямых ножек с возможностью дистальной фиксации нежелательно у молодых и/или активных пациентов. Относительными показаниями можно считать пожилой возраст пациента, наличие признаков остеопороза и изменения проксимального отдела бедренной кости (переломы, остеотомии), ставящими под сомнение успех применения других типов ножек

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1 В случаях первичного эндопротезирования всегда следует стремиться выбирать компоновку эндопротеза, при которой будет обеспечена максимальная сохранность костных структур В отношении бедренной ножки это означает приоритетное рассмотрение вариантов наиболее проксимальной фиксации

2 При выборе бедренной ножки эндопротеза для конкретного пациента важно учитывать его активность и ожидаемую продолжительность жизни В пользу бедренных компонентов, допускающих дистальную фиксацию, выбор следует делать у пациентов более старшего возраста, с относительно небольшой ожидаемой продолжительности жизни и меньшей активностью

3 Для ножек с возможностью дистальной фиксации наиболее благоприятными являются такие особенности строения бедренной кости, при которых возможна полноценная опора на проксимальный отдел бедра и достаточно протяженный контакт цилиндрической части с кортикальным слоем Такому требованию отвечают каналы бедренной кости цилиндрической формы с протяженным истмусом

4 Умеренно выраженный остеопороз не является противопоказанием к установке анатомической прямой ножки эндопротеза бесцементной фиксации Благодаря возможности жесткой фиксации как в дистальном, так и в проксимальном отделе ("full fit") анатомических прямых бесцементных ножек достигается равномерное распределение нагрузок на костную ткань

5 При предоперационном планировании установки прямой анатомической бедренной ножки необходимо учитывать рентгенографию в боковой проекции Кривизна бедренной кости в сагиттальной плоскости вариабельна и при выборе бедренного компонента необходима уверенность, что дисталь-ный конец ножки не будет упираться в передний кортикальный слой бедра

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1) Загородний Н В , Елкин Д В., Карпов В.Н. Актуальность выработки показаний и противопоказаний к применению ножек эндопротезов тазобедренного сустава дистальной фиксации // Тезисы докладов научно-практической конференции «Эндопротезирование тазобедренного сустава отечественными имплантатами» - Рязань, - 2004, - с 13-14

2) Загородний Н В., Елкин Д В , Макунин В И. Рентгенологические аспекты выбора ножки эндопротеза тазобедренного сустава // Сборник докладов V научно-практической конференции «Современные тенденции комплексной диагностики и лечения заболеваний скелетно-мышечной системы» - Москва, -2004 - с 33-36

3) Загородний Н В , Елкин Д В Клинико-анатомические аспекты выбора бедренного компонента эндопротеза тазобедренного сустава // Материалы научно-практической конференции, посвященной 50-летнему юбилею организации травматолого-ортопедической службы Новгородской области -Великий Новгород, - 2004, с - 4-5

4) Ильин А А, Загородний Н В , Елкин Д В , Мамонов А М, Балберкин А В , Карликов В И Биомеханическое обоснование конструкций бедренных компонентов эндопротезов тазобедренного сустава семейства «Имплант» // Материалы научно-практической конференции, посвященной 50-летнему юбилею организации травматолого-ортопедической службы Новгородской области - Великий Новгород, - 2004, - с б

5) Загородний Н В , Елкин Д В , Карпов В Н Клинические испытания эндопротеза отечественного производства модели «Имплант-Ц», цементной фиксации // Материалы научно-практической конференции, посвященной 50-летнему юбилею организации травматолого-ортопедической службы Новгородской области - Великий Новгород, - 2004, - с 7-8

6) Загородний Н В , Елкин Д В Роль хирургической техники при эндопро-тезировании тазобедренного сустава в реабилитации пациентов // Материалы научно-практической конференции, посвященной 50-летнему юбилею организации травматолого-ортопедической службы Новгородской области - Великий Новгород, - 2004, - с 16

7) Загородний Н В , Елкин Д.В , Карпов В Н Клинические испытания эндопротеза отечественного производства модели «Имплант-Ц», цементной фиксации // Сборник межрегиональной научно-практической конференции «Проблемы современной травматологии и ортопедии» - Воронеж, - 2004, - с 79-82.

8) Загородний Н В , Елкин Д В, Карданов А А, Макунин В И, Банецкий М В , Гребченко Н В Среднесрочные результаты применения в клинической практике бедренных компонентов эндопротезов «Имплант-Элит» производства МАТИ-МЕДТЕХ бесцементной фиксации // Сборник научно-практической конференции с международным участием (новое в диагностике, лечении и

реабилитации) «Заболевания опорно-двигательной системы» - Москва, -

2005,-с 21-24

9) Загородний Н В , Елкин Д В , Макунин В И, Пантелеева А С , Лукин М П Хирургические особенности установки вертлужного компонента эндо-протеза бесцементной фиксации // Сборник научно-практической конференции с международным участием (новое в диагностике, лечении и реабилитации) «Заболевания опорно-двигательной системы» - Москва, - 2005, - с 2526

10) Загородний НВ., Елкин ДВ., Карпов ВН, Макунин В И, Банецкий М В, Гребченко Н В. Клинические испытания эндопротеза отечественного производства модели «Ильза» бесцементной фиксации // Сборник научно-практической конференции с международным участием (новое в диагностике, лечении и реабилитации) «Заболевания опорно-двигательной системы» -Москва, - 2005, - с 28-31

11) Загородний Н В , Елкин Д.В , Макунин В И, Банецкий М В Клинико-анатомические аспекты выбора бедренного компонента эндопротеза тазобедренного сустава // Сборник научно-практической конференции с международным участием (новое в диагностике, лечении и реабилитации) «Заболевания опорно-двигательной системы» - Москва, - 2005, - с 32-35

12) Загородний Н В , Елкин Д В , Макунин В И, Банецкий М В Клинико-анатомическое обоснование применения бедренных компонентов эндопроте-зов тазобедренного сустава // Всероссийский монотематический сборник научных статей «Эндопротезирование в России», выпуск 1 - Казань - Санкт-Петербург, - 2005, - с 28-39

13) Загородний Н В , Елкин Д В , Карданов А А , Макунин В И , Банецкий М В , Гребченко Н В. Клинико-анатомические аспекты выбора бедренного компонента эндопротеза тазобедренного сустава при бесцементном эндопротезировании // Материалы научно-практического семинара с международным участием «Применение биологически и механически совместимых имплантатов в ортопедии и травматологии Внедрение новых технологий в регионах» - Великий Новгород, - 2006, - с 9-12

14) Мамонов А М, Карпов В Н, Елкин Д В , Курников Д А , Мона В И, Палтиевич А Р Биомеханика бедренного компонента бесцементной фиксации эндопротеза тазобедренного сустава // Материалы научно-практического семинара с международным участием «Применение биологически и механически совместимых имплантатов в ортопедии и травматологии Внедрение новых технологий в регионах» - Великий Новгород, -

2006, - с. 13-14

15) Загородний НВ, Ильин А А, Елкин ДВ, Макунин ВИ, Банецкий МВ., Шаркеев В И Среднесрочные результаты применения в клинической практике бедренных компонентов эндопротезов «Имплант-Элит» бесцементной фиксации // Материалы научно-практического семинара с международным участием «Применение биологически и механически совместимых им-

плантатов в ортопедии и травматологии Внедрение новых технологий в регионах» - Великий Новгород, - 2006 -с 15-19

16) Загородний НВ, Ильин А А, Елкин ДВ, Макунин ВИ, Банецкий М В , Ондар Т Е, Закирова А Р Клинические испытания эндопротеза отечественного производства модели «ИЛЬЗА» бесцементной фиксации // Всероссийский монотематический сборник научных статей «Эндопротезирование в России», выпуск 2 - Казань - Санкт-Петербург, - 2006, - с 29-33

17) Загородний Н В , Карданов А А, Елкин Д В , Макунин В И., Банецкий М В., Гребченко Н В , Закирова А Р Среднесрочные результаты применения в клинической практике бедренных компонентов эндопротезов "Имплант-Элит" производства МАТИ-Медтех // Всероссийский монотематический сборник научных статей «Эндопротезирование в России», выпуск 2 - Казань - Санкт-Петербург, - 2006, - с 138-146

18) Загородний Н В , Елкин Д В., Банецкий М В , Шаркеев В И, Гребченко Н В , Курников Д А Среднесрочные результаты применения в клинической практике бедренных компонентов эндопротезов "Имплант-Элит" производства МАТИ-Медтех бесцементной фиксации // Бюллетень восточно-сибирского научного центра -2006, - №4,-с 104-110

19) Загородний Н В , Макунин В И, Елкин Д В , Банецкий М В , Пантелеева А С Опыт ревизионных операций при эндопротезировании тазобедренного сустава // Сборник тезисов 3-го Международного Конгресса «Современные технологии в травматологии и ортопедии» - М, РУДН, - 2006, - с 478

20) Загородний Н В , Карданов А А, Макунин В И, Елкин Д В , Гребченко НВ Опыт применения бедренных компонентов эндопротезов «Имплант-Элит» при изменениях проксимального отдела бедренной кости // Сборник тезисов 3-го Международного Конгресса «Современные технологии в травматологии и ортопедии» - М, РУДН, - 2006, - с 90

21) Загородний Н В , Елкин Д В., Макунин В И, Банецкий М В , Шаркеев В И Опыт применения в клинической практике бедренных компонентов эндопротезов «Имплант-Элит», в том числе, у пациентов с остеопорозом // Сборник тезисов 3-го Международного Конгресса «Современные технологии в травматологии и ортопедии» - М, РУДН, - 2006, - с 91

22) Загородний Н В , Елкин Д В , Макунин В И, Банецкий М В , Гребченко НВ Применение бедренных компонентов «Имплант-Элит» рентгенологические наблюдения и закономерности фиксации // Сборник тезисов 3-го Международного Конгресса «Современные технологии в травматологии и ортопедии» - М, РУДН, - 2006, - с 92

23) Загородний Н В , Ильин А А, Мамонов А М, Елкин Д В , Макунин В И, Банецкий М В Модернизация бедренного компонента «Имплант-Элит» на основе клинических наблюдений и биомеханических исследований модели распределения нагрузок // Всероссийский монотематический сборник на-

учных статей «Эндопротезирование в России», выпуск 3 - Казань - Санкт-Петербург, - 2007, - с 29-41

24) N Zagorodniy, D Elkm, A Kardanov Femoral stem "Implant-Eht" X-ray evaluation and pattern of fixation // Fifth SICOT/SIROT annual international conference / Abstract book - Morocco, - 2007, - p 240

25) N Zagorodniy, D Elkm, V Makunin, M Banetsky, N Zakharyan The choice of the type of cementless femoral stem in primary hip arthroplasty // Fifth SICOT/SIROT annual international conference I Abstract book - Morocco, - 2007, -p 240-241

26) Банецкий M В , Елкин Д В , Загородний Н В , Ильин А А , Карпов В Н , Мамонов А М Применение метода математического моделирования в оценке функционирования тотальных эндопротезов тазобедренного сустава // «Вестник новых медицинских технологий» - 2007, - №4, - с 4-9

27) Загородний Н В , Карданов А А, Елкин Д В , Шаркеев В И, Никитин С С «Результаты эндопротезирования крупных суставов» - Компьютерная база данных // свидетельство № 2007620157 (дата регистрации 20 апреля 2007г)

Елкин Денис Валерьевич (Россия) Клинико-анатомическое обоснование применения бедренных компонентов дистальной фиксации при эндопротезировании тазобедренного сустава

Работа посвящена анализу результатов эндопротезирования тазобедренного сустава с применением бедренных ножек с дистальной фиксацией Изучены клинические результаты и рентгенологические изменения перипро-тезной зоны Разработана математическая модель и исследованы напряжения, возникающие в бедренной кости и ножке эндопротеза в условиях физиологической нагрузки

Анализ результатов исследования показал, что бедренные ножки с возможностью дистальной фиксации менее предпочтительны для случаев первичного эндопротезирования у молодых и/или активных пациентов

Denis Elkin (Russia)

Clinical and anatomical basis of distal-fixed femoral stems using in total hip arthroplasty

This study devoted to analysis of results of total hip arthroplasty with using of distally-fixed femoral stems Clinical outcomes and functional results and X-ray changes of penprosthetic zones of femur was studied Mathematical simulator of "implant-bone" system was elaborated and mechanical strains under physiologic bearing was analyzed

An analysis of the results showed that distally-fixed femoral stems are not suitable for prior total hip arthroplasty for young and/or active patients

Заказ № 619. Объем 1 п л. Тираж 100 экз.

Отпечатано в ООО «Петроруш» г. Москва, уч. Палиха-2а, тел 250-92-06 www postator.ru

Эндопротезирование тазобедренного сустава - общепризнанный в настоящее время радикальный метод лечения многих заболеваний, приводящих в инвалидности. Высокая совокупная распространенность дегенеративных заболеваний, тазобедренного сустава определяют высокую потребность в выполнении эндопротезирования - от 1 до 3 на 1000 человек в год (Загородний Н.В.,-1995, Корнилов Н.В. - 2000). За время своего существования, метод эндопротезирования претерпел существенную эволюцию, движущей силой которой является стремление улучшить долгосрочный клинический результат, как главный показатель, эффективности проведенного оперативного вмешательства. Разработаны различные варианты фиксации, формы имплантируемых в кость компонентов, материалов для узла сочленения. По мере совершенствования методов исследования, и накопления объективных данных об исходах эндопротезирования, описаны ранние и отдаленные осложнения, связанные с эндопротезирова-нием. Одной из основных проблем.является развитие асептической нестабильности компонентов эндопротеза. Большое значение имеет также разрушение компонентов эндопротеза, износ материалов в узле трения, токсическое и аллергенное действие материалов. Эти осложнения неоднократно заставляли пересмотреть многие казавшиеся бесспорными решения. Процесс поиска новых конструкционных решений, материалов, способов фиксации продолжается и в настоящее время, а споры относительно достоинств тех или иных методов наглядно свидетельствуют об отсутствии общепризнанной единой концепции в отношении эндопротезирования тазобедренного сустава. Важную роль в улучшении исходов лечения играет анализ результатов произведенных операций. Существуют способы прогнозирования отдаленных исходов эндопротезирования, например, способ математического моделирования механических взаимодействий между элементами эндопротеза- и костными образованиями, что важно для понимания перспектив стабильности имплантата. Технологии изготовления эндопротезов постоянно совершенствуются, повышается точность обработки, применяются более тщательно очищенные материалы (Левочкин А.А., 2003, Ежов И.Ю., 2006). Применение керамико-керамических пар трения, по данным многолетних наблюдений и лабораторных испытаний, дает очень обнадеживающие результаты, выигрывая в долговечности у метало-полимерных и конкурируя с метало-металлическими парами трения.

Совершенствование узлов трения свело к минимуму участие в развитии асептической нестабильности продуктов износа, особенно в парах трения керамика-керамика (Heikki-Jussi Laine, 2001; Султанов Э.М., 2004). Значимой причиной неудач остается проблема ненадлежащего применения той или иной конструкции у конкретного пациента. Проблема выбора полноценно отвечающей потребностям конкретного пациента модели эндопротеза становится все более актуальной ввиду постоянно возрастающего разнообразия конструкций (Мур-забеков И.А., 2005, Надеев А.А., 2004, Рагозин А.О., 2004). Особую важность приобретает данная проблема в социально-экономических условиях современной России, где существующая ненасыщенность рынка эндопротезов и высочайшая потребность населения в эндопротезировании сочетается с несопоставимо малым опытом большинства российских специалистов и отсутствием не только общенационального, но и локальных регистров. Нередки ситуации, при которых выбор той или иной конструкции продиктован экономическими причинами, совершенно не учитывающими индивидуальные особенности потенциальных пациентов. Очевидна необходимость четких критериев выбора оптимальной модели эндопротеза для обеспечения долгосрочного и прогнозируемого эффекта от проведенной операции (Надеев А.А, 2004). Данная работа посвящена анализу результатов эндопротезирования с применением бедренных компонентов с дистальным типом фиксации. На примере разработанной математической модели изучены распределения напряжений в системе «эндопротез - бедренная кость». На основании полученных данных выработаны рекомендации по надлежащему применению бедренных ножек эндопротезов.

Научная новизна

1. Изучены ближайшие и отдаленные результаты тотального эндопротезиро-вания тазобедренного сустава с применением бедренного компонента «Имплантъ-Элит» бесцементной фиксации;

2. Проведено математическое моделирование поведения системы «эндопро-тез-бедренная' кость» - при разных условиях установки ножек дистальной фиксации: в условиях физиологической нагрузки;

3. Выработаны рекомендации по установке исследуемых бедренных компонентов;

4. В ходе работы обоснован выбор бедренного компонента с дистальной фиксацией при эндопротезировании тазобедренного сустава: Определены относительные показания и противопоказания к применению данного типа бедренных компонентов;

Материалы и методы исследования Проанализирован опыт проведения. 93 операций, в ходе которых применялись бедренные компоненты: дистальной фиксации: в 71 случаях «Имплантъ-Элит», изготовленные из титанового сплава и в 22-х кобальт-хромовые ножки «AML». Для определения; состояния оперированного сустава применялись функциональный, рентгенологический, статистический методы, а- также математическое моделирование посредством метода конечных элементов;.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Улучшить результаты хирургического лечения пациентов с патологией тазобедренного сустава.

I <• .

Для достижения данной цели нами были, поставлены следующие задачи

1. Проанализировать краткосрочные и отдаленные клинические и рентгено-логические.результаты применениягэндопротезов с анатомическими прямыми ножками дистальной фиксации;

2. Определить особенности распределения напряжений в кости после: установки эндопротеза;

3. Определить оптимальные параметры установки бедренных компонентов дистального типа фиксации в костномозговой канал бедренной кости;

4. Определить относительные показания и противопоказания к применению ножек эндопротезов дистальной фиксации;

Положения, выносимые на защиту

1. Вторичная биологическая фиксация бедренной ножки в проксимальном отделе бедра более предпочтительна; поскольку обеспечивает большую сохранность костной массы проксимального отдела и снижает риск усталостного перелома ножки эндопротеза.

2. При применении бедренных ножек с дистальной цилиндрической частью и расположенным: проксимально воротничком, для обеспечения возможности вторичной биологической фиксации в проксимальном отделе всегда следует стремиться к максимально возможной плотной посадке в метафизарном отделе бедреннойкости.

3. Следует избегать, применения- бедренных компонентов с дистальной фиксацией! при тотальном эндопротезировании у молодых и/или активных пациентов за исключением; случаев нетипичных вариантов бедренных костей; (последствия переломов, проксимальных: остеотомии и т.п.), когда имеются сомнения в успешности применения иных типов ножек.

4. Первичное тотальное эндопротезирование тазобедренного, сустава с применением бедренного компонента с дистальной фиксацией более предпочтительно у пациентов пожилого^ возраста, в том числе, при явлениях остеопо-роза. .

Практическое значение результатов

• ! Разработанные нами относительные показания и противопоказания к применению бедренных компонентов с дистальной фиксацией могут служить ориентиром для правильного выбора бедренного компонента в клинической практике

• Соблюдение разработанных правил подбора бедренного компонента конкретному пациенту повышает качество; лечения, снижая вероятность неблагоприятного исхода эндопротезирования по причине асептической нестабильности, а также деструкции бедренного компонента

Доклады и обсуждения материалов диссертации

1. Научно-практическая конференция «Эндопротезирование тазобедренного сустава отечественными имплантатами» - Рязань, 15 января 2004 г. 2. V научно-практическая конференция «Современные тенденции комплексной диагностики и лечения заболеваний скелетно-мышечной системы» - Москва, .10-11 июня 2004г.

3. Научно-практическая; конференция «Французский парадокс» - Пущино, март 2005 г.

4. Научно-практический семинар с международным участием «Применение биологически и механически совместимых имплантатов- в ортопедии и травматологии. Внедрение новых технологий в регионах» - Великий Новгород, 5-7 сентября 2006 г.

5; III; Международный Конгресс «Современные технологии в травматологии, и ортопедии» - Москва, РУДН, октябрь 2006 г.

Публикации

Результаты, опубликованы в 27 научных работах, среди- которых 1 статья в ведущем рецензируемом научном журнале, 1 статья в периодическом нере-цензируемом журнале, 4 статьи в монотематических сборниках научных работ, 20' тезисов в различных сборниках научных трудов, в том числе, 2 тезисов в сборнике научных трудов международной: ежегодной конференции; SICOT. Коллективом авторов, включающем соискателя, разработана база данных «Результаты эндопротезирования крупных суставов», свидетельство № 2007620157 (дата регистрации 20 апреля 2007г). .

Область применения результатов

Выводы диссертации активно используются в практической лечебной работе разных медицинских учреждений, среди которых ГКБ №31, №13, №20 Москвы.

Материалы диссертации используются в ходе учебного процесса на кафедре травматологии и ортопедии РУДН при подготовке студентов, ординаторов и аспирантов, а также в циклах усовершенствования травматологов - ортопедов, проводимых в рамках факультета последипломного образования Российского университета дружбы народов.

Работа выполнена на кафедре травматологии и ортопедии Российского университета дружбы народов (заведующий кафедрой доктор медицинских наук, профессор Н.В. Загородний).

Объем и структура работы

Диссертационная работа изложена на 150 страницах машинописного текста и состоит из введения, 4 глав, заключения, выводов, списка использованной литературы. Работа содержит 6 таблиц и 67 рисунков. Указатель литературы

выводы

1. Изучение результатов эндопротезирования с применением ножки «Имплантъ-Элит» показало хорошее восстановление функции сустава в сроки до 3 лет. При этом в большинстве случаев, наблюдаются изменения бедренной кости в виде гипотрофических изменений проксимального и гипертрофических изменений истмального отдела, что можно расценивать как признаки дистального типа вторичной фиксации.

2. В большинстве случаев после имплантации исследуемых бедренных компонентов происходит перемещение зоны сжимающих и растягивающих напряжений в зону истмуса бедренной кости. При этом проксимальный отдел оказывается недогруженным.

3. При наличии плотного контакта шеечного воротника ножки с опилом шейки и установке в цилиндрический по форме костномозговой канал достигается близкое к нормальному распределение напряжений сжатия и растяжения в бедренной кости.

4. Применение анатомических прямых ножек с возможностью дистальной фиксации нежелательно у молодых и/или активных пациентов. Относительными показаниями можно считать пожилой возраст пациента, наличие признаков остеопороза и изменения проксимального отдела бедренной кости (переломы, остеотомии), ставящими под сомнение успех применения других типов ножек.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время наиболее эффективным среди радикальных оперативных методов лечения заболеваний тазобедренного сустава является эндопротезирование. Из каждой тысячи взрослых жителей России в эндопротезировании нуждаются 2,7 человек (Корнилов Н.В., 2000).

За время существования метода эндопротезирования разработаны различные варианты фиксации, формы имплантируемых в кость компонентов, материалов для узла трения. Процесс поиска новых конструкционных решений, материалов, способов фиксации продолжается и в настоящее время, а споры относительно достоинств тех или иных методов наглядно свидетельствуют об отсутствии общепризнанной единой концепции в отношении эндопротезирования тазобедренного сустава. Важную роль в улучшении исходов лечения играет анализ результатов произведенных операций, позволяющий оценить достоинства того или иного решения в конструировании имплантатов. Существуют также способы прогнозирования отдаленных исходов эндопротезирования. Таковым является, например, способ математического моделирования механических взаимодействий между элементами эндопротеза и костными образованиями, что важно для понимания перспектив стабильности имплантата.

Совершенствование узлов трения практически свело к минимуму участие в развитии асептической нестабильности продуктов износа, особенно в парах трения керамика-керамика. При этом достаточно значимой причиной-развития нестабильности остается проблема несовершенства конструкции ацетабулярного и бедренного компонентов, а также проблема ненадлежащего применения той или иной конструкции у конкретного пациента. Особую важность приобретает данная проблема в социально-экономических условиях современной России, где существующая ненасыщенность рынка эндопротезов и высочайшая потребность населения в эндопротезировании сочетается с несопоставимо малым опытом большинства российских специалистов и отсутствием не только общенационального, но и локальных регистров.

Нередки ситуации, при которых выбор той или иной конструкции продиктован не требованием специалиста и не потребностями конкретных пациентов, а экономическими причинами, совершенно не учитывающими индивидуальные особенности потенциальных пациентов. Очевидна необходимость четких критериев выбора оптимальной модели эндопротеза для обеспечения долгосрочного и прогнозируемого эффекта от проведенной операции.

Данная работа посвящена анализу результатов эндопротезирования с применением бедренных компонентов с дистальным типом фиксации на основании клинических и рентгенологических данных. На примере разработанной математической модели изучены распределения напряжений в системе «эндопротез - бедренная кость». На основании полученных данных выработке рекомендаций по надлежащему применению бедренных ножек эндопротезов.

Настоящая работа основана на анализе клинических и рентгенологических наблюдений в 71 случаях тотального эндопротезирования тазобедренного сустава с бедренным компонентом «Имплантъ-Элит» в.группе из 65 пациентов. Проведена также клиническая и рентгенологическая оценка в группе из 22 пациентов с установленными бедренными компонентами AML (DePuy).

Пациенты с первичным коксартрозом и АНГБК составили 90%. В основной группе пациентов^ мы наблюдали 36 женщин (38 операций)- и 29 мужчин (33 операции). Средний возраст больных составил 62,4 лет (от 33 до 78 лет), более 92% составили пациенты в возрасте от 50 до 78 лет. Методика наблюдения включала осмотры до и после операции и далее через 3, 6 12 месяцев, в последующем - ежегодно. Результаты применения бедренных ножек «Имплантъ-Элит» прослежены в 54 (76%) случаях в сроки до 2 лет и у 18 (25%) - в сроки до 3 лет с момента операции:

При поступлении проводили регистрацию жалоб больного, сбор анамнеза, рентгенологическую диагностику. В плановом порядке перед операцией ' проводилась оценка .общесоматического статуса, выявление , сопутствующих заболеваний и их компенсация* под наблюдением специалистов соответствующего профиля. Ортопедический статус оценивали с применением стандартных методов ортопедической пропедевтики.

Оценку функционального состояния пораженного сустава проводили, используя оценочную систему функционального состояния тазобедренного сустава W.I I.I larris (1969), а также визуально-аналоговую шкалу для определения локализации наиболее выраженных болевых ощущений в оперированной конечности.

До операции функциональная оценка составила в среднем 36,2 балла, при этом ни в одном случае оценка не была выше 70 баллов (от 10 до 64), то есть функциональное состояние во всех случаях оценено как «плохое». При определении уровня болевых ощущений в зависимости от отдела бедра с использованием ВАШ выявлено преобладание боли в верхней трети бедра: верхняя треть - 7,8; средняя - 3,9 и нижняя - 5,2.

Планирование предстоящей операции проводилось, с учетом индивидуальных особенностей течения заболевания, типа поражения тазобедренного сустава, состояния параартикулярных тканей и индивидуальной• морфологии костных образований,.составляющих тазобедренный сустав:

Оперативное лечение проводилось в положении пациентов на боку, переднелатеральным доступом. Операции выполнялись по общепринятой . методике и включали все стандартные этапы. Во время установки бедренной ножки уделяли внимание соосности ножки эндопротеза и продольной: оси . бедра, а также плотности прилегания шеечного воротничка к опилу бедренной кости.

После операции оценивали рентгенологические параметры установки бедренного компонента эндопротеза. Определяли соосность ножки и диафизарной оси бедра, протяженность плотного контакта ножки с кортикальным слоем кости, степень опоры воротничка ножки на. плоскость i опила шейки.

Функциональное состояние оперированного сустава оценивали через 3, 6, 12 месяцев после операции и далее ежегодно. Все данные о пациенте, особенностях произведенной операции и установленном эндопротезе, а также о функциональном состоянии сустава отмечали в разработанной карте наблюдения, включающей паспортную часть, сведения об операции и опросник по системе W.Harris. Данные из анкет и цифровые изображения рентгенограмм вводили в разработанную базу данных, пополняя- ее при каждом последующем визите пациента.

Для создания базы данных и математической обработки статистического материала использовался персональный компьютер PC на базе центрального процессора Pentium IV, в качестве основного программного обеспечения выбран пакет для формирования баз данных Microsoft Access. Дг№ статистической обработки данных - STATISTICA ® for Windows Release 4.3 компании StatSoft®Inc., США.

Для оценки достоверности различий в распределении качественных показателей одновременно вычислялся критерий согласия х" (хи-квадрат). Для количественных показателей вычислены основные статистические параметры (средняя арифметическая, ошибка репрезентативности, дисперсия, среднее* квадратичное отклонение, коэффициент вариации). Оценка достоверности различий абсолютных и относительных показателей между группами производилась по t-критерию Стьюдента.

Поскольку важным фактором формирования вторичной фиксации являются напряжения, возникающие в< кости с установленной' бедренной ножкой под нагрузкой, мы провели анализ распределения напряжений' в системе «эндопротез-бедренная кость» с применением математического моделирования. Нами был проведен анализ распределения напряжений под средней физиологической нагрузкой (3000 Н) в костной ткани здоровой бедренной кости, а также после установки бедренного компонента. Определены также особенности распределения напряжений-при разных условиях установки бедренного компонента дистальной фиксации.

Метод математического моделирования распределения напряжений демонстрирует различие в возникающей картине напряжений в зависимости от плотности первичной фиксации в проксимальном отделе бедренной кости. При наличии плотного контакта в проксимальном отделе характер распределения напряжений в бедренной кости близок к таковому в нормальной кости. Выявлены также различия в уровне возникающих под нагрузкой напряжений в самой ножке эндопротеза в зависимости от плотности. контакта воротничка и проксимального отдела бедра и протяженности контакта ножки с кортикальной костью в истмальной, зоне. Отсутствие плотного контакта воротничка и сокращение протяженности контакта в истмальной зоне способствует значительному повышению этих напряжений, что увеличивает риск разрушения-ножки.

При функциональном исследовании состояния . пациентов с установленными бедренными ножками «Имплантъ-Элит» до и после операции в; динамике нами отмечено прогрессивное улучшение; функционального состояния; сустава. Наибольший темп улучшения отмечен в течение первых 6 месяцев^ далее улучшение происходит более медленно. Показательно также, что наиболее быстро улучшается показатель «Боль», максимальный прирост которого происходит в течение первых 3-х месяцев. То же можно сказать в отношении показателей «Деформации» и «Амплитуда». В дальнейшем, динамическому изменению подвергается только показатель «Функция».

Очевидная тенденция- к снижению боли во всем бедре, включая дистальные отделы, подтверждает связь боли в области нижней трети бедра с. патологией тазобедренного сустава.

В целом, по мере увеличения срока после операции, в основной группе наблюдалось устойчивое улучшение функционального состояния со снижением доли плохих и удовлетворительных результатов и увеличением доли хороших и отличных: через год отличные и хорошие результаты составляют 79,1% (неудовлетворительных 5,6%), через два года - 88,9% отличных и хороших результатов (неудовлетворительных 3,7%), через 3 года - 89% отличных и хороших результатов, при 5,5% неудовлетворительных.

В период наблюдения до 1 года неудовлетворительные результаты наблюдались у пациентов, с недостаточным качеством реабилитации и были обусловлены, в основном, сохраняющимися функциональными ограничениями, а также сохранением боли в оперированной конечности. Среди пациентов, осмотренных через 2 и 3 года, неудовлетворительные результаты- были обусловлены поломкой ножки эндопротеза,, которая возникла в 2 случаях и потребовала выполнения ревизионных операций с удалением сломанных ножек и заменой их на другие.

В группе из 22*пациентов-с установленными бедренными ножками AML динамика изменения функционального состояния была схожей. Отмечен несколько меньший- процент отличных результатов, что обусловлено.-сохранением у части пациентов умеренной стойкой боли в. бедре ^ оперированной конечности. Однако в сроки, сопоставимые со сроками, наблюдения пациентов основной группы (2 и 3 года) неудовлетворительных результатов не отмечено. Поломки ножек эндопротезов не наблюдались.

Мы изучили рентгенологические изменения перипротезной зоны, происходящие после установки эндопротеза Bf разных зонах Gruen. Были выделены основные стереотипы изменений костной ткани перипротезной зоны: резорбция, гипертрофия и перестройка костной структуры с переориентацией трабекулярных пучков. В, проксимальных зонах (4,7) мы наблюдали либо резорбцию с диффузным повышением «прозрачности» костной ткани, либо (в зоне 7) переориентацию трабекул. В' дистальных отделах (зоны 3,4,5) мы наблюдали гипертрофию в виде утолщения кортикального слоя или отсутствие явных изменений. В средних отделах (зоны 2,6) рентгенологически значимых изменений не отмечалось.

В ходе наблюдения отмечено, что в случае возникновения гипотрофии костной ткани проксимальных отделов- бедра, в дистальных, напротив, отмечается гипертрофия кортикальной кости. Напротив, при- отсутствии резорбции проксимальных отделов с изменением направления трабекулярных пучков, гипертрофия кости в дистальных отделах не наблюдалась, либо была незначительной.

В соответствии с законом Вольфа, зоны преимущественной передачи нагрузки на кость не будут подвергаться резорбции, в то время как относительно свободные от нагрузки участки кости могут терять минеральную плотность. Основываясь на этом положении, характер изменений перипротезной кости может указывать на зону преимущественной вторичной фиксации ножки. Поскольку изменения костной ткани вокруг эндопротеза имели разный характер, это свидетельствует о разных типах биологической фиксации имплантатов. Те случаи, когда в зонах 1 и 7 мы наблюдали резорбтивные изменения при явлениях гипертрофии в дистальных отделах (зоны 3,4,5) мы отнесли к преимущественно дистальной биологической фиксации, то есть формированию остеоинтеграции преимущественно в дистальных отделах эндопротеза. В других мы наблюдали изменения проксимальных отделов перипротезной зоны, которые выражались изменением трабекулярного рисунка в зонах 6 и 7, без существенной костной резорбции, что, по нашему мнению, свидетельствует об остеоинтеграции поверхности проксимальных отделов эндопротеза. Мы отнесли эти случаи к преимущественно проксимальной биологической фиксации, то есть формированию остеоинтеграции преимущественно в проксимальных отделах эндопротеза.

При динамическом наблюдении мы наблюдали постепенное формирование того или иного типа изменений перипротезной зоны в течение первого года после операции. После 12 месяцев наблюдения существенной разницы в изменениях перипротезной зоны мы не отметили.

Среди случаев наблюдений более 1 года в 38 (54%) мы отметили формирование дистального типа вторичной фиксации ив 10 (14%) -проксимального. Остальные случаи- имели изменения, которые не имели определенных признаков ни дистальной, ни проксимальной фиксации, поскольку не наблюдалось ни существенной резорбции проксимальных отделов, ни достаточно заметного изменения трабекулярного рисунка. В этих 22 случаях (32%) мы предположили формирование некоего промежуточного типа остеоинтеграции на поверхности ножки, охватывающего средне-проксимальные отделы.

Среди изменений перипротезной зоны, отмеченных после установки ножки AML мы наблюдали только* один- тип изменений — с заметной резорбцией в проксимальных отделах и с более или менее выраженными гипертрофическими изменениями в дистальных. Это позволяет предположить формирование исключительно дистального типа вторичной фиксации.

После детального исследования* рентгенограмм и выявления разных типов изменений мы. разделили пациентов на 2 группы. В первой объединили пациентов, у которых формировался'дистальный тип изменений перипротезной зоны, во - второй - проксимальный- и промежуточный тип. Мы подвергли-анализу особенности функционального состояния оперированных суставов в. этих группах.

При сравнении функционального состояния, оперированных суставов, через 2 года после операции выявлена незначительная разница в оценке боли (в группе проксимальной фиксации, средняя оценка на 1,7 балла лучше) и несколько большая - функции (на 4,9 балла).

Однако при сравнении-уровня болевых ощущений в бедре по данным ВАШ через 2 года после операции? отмечена более существенная разница в оценке пациентами боли в- средней и нижней трети бедра. Причем, прослеживание разницы в уровне боли в этих отделах бедра показывает тенденцию к сохранению этой разницы с персистированием боли в средней и нижней трети бедра при прогрессирующем нивелировании боли в проксимальном отделе.

Таким образом, можно заключить, что проксимальный вариант вторичной фиксации более предпочтителен, поскольку при нем можно ожидать несколько лучший клинический результат. Характер изменений перипротезной зоны при проксимальном варианте вторичной фиксации также более благоприятен, поскольку проксимальные отделы кости со временем менее подвержены резорбции и, соответственно, в случае необходимости замены бедренной ножки хирургу представляется больше возможностей для надежной фиксации ревизионного эндопротеза.

Как было установлено в ходе математического моделирования поведения- под нагрузкой системы «эндопротез - бедренная- кость», характер распределения напряжений внутри самой ножки эндопротеза при плотной фиксации ее в проксимальном отделе бедра наиболее равномерный, при этом напряжения не достигают уровня, угрожающего развитием усталостного перелома ножки.

Как показано в< ряде исследований, полная остеоинтеграция поверхности эндопротеза in vivo крайне маловероятна. Поверхность оказывается вовлеченной в остеоинтеграцию лишь частично и преимущественное расположение этих участков по длине и- определяет тип окончательной фиксации

По нашему мнению, возможность разного типа вторичной фиксации обусловлена разностью физических свойств кости и металла. В* условиях нагрузки на кость с установленной в ней ножкой эндопротеза неизбежно возникает разница величин упругой деформации кости и металла, что приводит к возникновению микроподвижности на границе их раздела. В местах, где разность величин деформации достигает определенного критического значения (по данным литературы от 50 до 150 мкм), остеоинтеграция поверхности эндопротеза невозможна.

Мы провели анализ зависимости типа окончательной фиксации от описанных исходных показателей плотности установки - опоры воротничка на опил шейки и протяженности контакта дистальной части ножки с кортикальным слоем кости.

Существенной зависимости окончательного типа фиксации от протяженности зоны дистального контакта нами не отмечено. Во всех случаях проксимальной фиксации отмечен полный контакт воротничка с опилом шейки. В других группах встречались разные варианты контакта. Это позволяет сделать вывод о том, что полный контакт воротничка предрасполагает к возможности проксимального типа окончательной фиксации. Полученный вывод полностью согласуется с результатами проведенного математического моделирования распределения напряжений в костной ткани после установки бедренной ножки.

С учетом того, что при установке бедренной ножки AML наблюдались признаки только дистального типа фиксации, можно предположить, что к формированию типа окончательной фиксации имеют ^непосредственное отношение и особенности конструкции бедренного компонента. Мы выделяем следующие факторы, способствующие проксимальному типу вторичной фиксации:

• модуль упругости материала эндопротеза, относительно близкий к модулю упругости костной ткани;

• наличие у бедренной ножки опорного воротничка и его плотный контакт с опилом шейки бедренной кости;

• наличие ' развитой проксимальной части эндопротеза, обеспечивающей' плотную импакцию в метафизарный отдел кости;

• гладкая дистальная цилиндрическая часть бедренной ножки, исключающая остеоинтеграцию.

Наиболее серьезные осложнения - усталостные переломы бедренных ножек, потребовавшие серьезного оперативного лечения. В развитии этих переломов, как показывает математическое моделирование, большое значение может иметь перенапряжение материала бедренной ножки вследствие особенностей фиксации. Вероятность возникновения опасного уровня напряжений тем больше, чем более дистально зафиксирована ножка в бедренной кости и чем слабее опора ножки в проксимальном отделе.

Естественной профилактикой такого рода осложнений является применение бедренных ножек с более проксимальной зоной фиксации в бедренной кости. Решениями, препятствующими дистальной фиксации бедренной ножки могут быть меньшая длина, полированная дистальная цилиндрическая часть и ограничение пористого слоя поверхности ножки проксимальным отделом при условии наличия опорного воротничка. Модифицированная бедренная ножка, получившая название «Имплантъ Про» (рис. IV.25), создана с учетом вышеизложенных заключений с целью улучшений условий для проксимальной вторичной фиксации.

Рис. IV.25. Различия между ножками «Имплантъ-Элит» (а) и «Имплантъ-Про» (б);