Эндопротез с костным цементом

Цементный или бесцементный эндопротез тазобедренного сустава?

Отличие цементных и бесцементных моделей эндопротезов тазобедренного сустава заключается в принципе их фиксации. Бесцементные компоненты эндопротеза покрыты пористым или гидроксиапатитовым покрытием, устанавливаются в кость по методу «плотной посадки» и впоследствии кость врастает в поверхность импланта. Цементные эндопротезы фиксируются в кости специальным полимерным цементом, изготовленным из полиметилметакрилата.

Цементные и бесцементные компоненты эндопротеза тазобедренного сустава отличаются. Цементные ножки эндопротеза гладкие, а бесцементные – шероховатые. Цементные чашки изготавливаются из высокомолекулярного поперечно-связанного медицинского полиэтилена, а бесцементные делают из металлических сплавов с шероховатой наружной частью. Подробнее о том, какие бывают компонентны эндопротеза тазобедренного сустава вы можете прочитать в отдельной статье на нашем сайте (щелкните мышкой, чтобы перейти к этой статье).

Есть два компонента эндопротеза тазобедренного сустава, которые фиксируются к кости – ножка и чашка. Оба эти компонента могут быть цементными или бесцементными. Если один из них цементный, а другой – бесцементный, то такой эндопротез называют гибридным или реверс-гибридным.

Что такое костный цемент?

Костный цемент используется в медицине уже более 50 лет, и он находит себе применение не только в эндопротезировании для фиксации компонентов эндопротеза к кости, но и в других специальностях (для пластики тел позвонков, в стоматологии и т.д.). Костный цемент заполняет пространство между эндопротезом и костью и формирует эластичную зону, которая работает не только как амортизатор, поглощающий удары, но и равномерно распределяет нагрузку по всей кости, окружающей эндопротез. Равномерное распределение нагрузки от эндопротеза к кости особенно важно для ножки эндопротеза тазобедренного сустава, которая, как правило, имеет неидеальную адаптацию своей формы к форме канала бедренной кости, что приводит к появлению зон повышенной и сниженной нагрузки (неравномерное распределение сил).

Костный цемент по своей химической сути является плексигласом, или, точнее, полиметилметакрилатом. Иногда костный цемент называют акриловым цементом. Впервые полиметилметакрилат в медицине применили в 1940-х годах для заполнения дефекта костей лицевого черепа. Оказалось, что полиметилметакрилат прекрасно уживается с тканями человека (тканевая совместимость), другими словами, ученые наконец-то нашли материал, который можно успешно использовать в костной хирургии, а ведь попытки найти такой материал велись еще в конце 19 века.

В настоящее время в мире ежегодно выполняется несколько миллионов цементных эндопротезирований суставов и такой способ фиксации эндопротеза очень надежен, а сама конструкция – долговечна.

Костный цемент, который используется для эндопротезирования тазобедренного сустава, поставляется в коробке, внутри которой есть пакетик с порошком (преполимеризованный полиметилметакрилат в смеси с аморфным порошком-инициатором) и ампула с жидкостью (метилметакрилат мономер, стабилизатор, ингибитор).

Две дозы костного цемента: ампулы с жидкостью (метилметакрилат мономер, стабилизатор, ингибитор) и порошок, высыпанный из двух пакетов (преполимеризованный полиметилметакрилат в смеси с аморфным порошком-инициатором)

На операции жидкость из ампулы выливают в порошок и перемешивают, после чего начинается процесс полимеризации – цемент сначала становится жидким, как тесто, а через 5-8 минут он твердеет. На ощупь затвердевший цемент напоминает камень, но в опытах с большой нагрузкой он ведет себя как твердая резина, т.е. обладает свойствами эластичности, амортизируя нагрузки.

Костные цементы различаются по вязкости (низкая, средняя и высокая).

Во время полимеризации костный цемент разогревается, причем чем толще слой цемента, тем выше эта температура. В эксперименте температура полимеризации достигает 120-140 градусов, но в теле человека она обычно повышается до 70-80 градусов за счет того, что толщина цементной мантии редко превышает 5 мм и, кроме того, цемент охлаждает кровь.

Важной особенностью костного цемента является то, что в него до полимеризации можно добавить порошок антибиотика, который в некоторых случаях снижает вероятность развития инфекционных осложнений.

Костный цемент выпускают те же фирмы, что и эндопротезы тазобедренного сустава (Zimmer, DePuy, Stryker, Smith&Nephew, Biomet, Aesculap и др.).

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

Какой эндопротез тазобедренного сустава лучше? Цементный или бесцементный?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Плюсы

Минусы

Цементный

эндопротез

• Дешев;
• Меньше стресс-шилдинг, равномернее распределяет нагрузку;
• Меньше риск перелома кости;
• В цемент может быть добавлен антибиотик для профилактики осложнений;
• Лучше подходит к деформированной бедренной кости.

• Нет вариантов выбора пары трения – только металл-полиэтилен;
• Сложнее выполнять ревизионные операции.

Бесцементный

эндопротез

• Есть возможность выбрать пару трения;
• Легче выполнять ревизионные операции;
• Теоретически более долговечен за счет врастания кости.

• Дорог;
• Больше стресс-шилдинг;
• Больше риск перелома кости при операции;
• Риск недопогружения чашки.
• Больше вероятность инфекционных осложнений у пациентов с факторами риска (ревматоидный артрит, сахарный диабет, анемия и др.)

Автор статьи – кандидат медицинских наук Середа Андрей Петрович

У Вас появились вопросы

Напишите, я обязательно отвечу

Отзывы

Всем здравствуйте . хочу поблагодарить Андрея Юрьевича за проведенную операцию по протезированию тазобедренных суставов . Все было проведено на высочайшем уровне после операции я через месяц вышел на работу а работаю я спасателем . Прошло уже два года после операций веду полный активный образ жизни занимаюсь спортом не ощущаю что у меня стоят протезы . спасибо вам Андрей Юрьевич огромное .

Сертификаты

Квалифицированный врач ортопед обладает профессиональными знаниями по оказанию первой медицинской помощи при повреждениях и заболеваниях опорно-двигательного аппарата. А также травматолог-ортопед использует в своей работе современные методики обеспечения неподвижного состояния переломов.

Источник

Выбор эндопротеза

Проблема выбора эндопротеза тазобедренного сустава при различных патологиях высоко актуальна в настоящее время. Причиной тому большое разнообразие производителей и моделей, имеющий, на первый взгляд, большое количество существенных отличий в дизайне и особенностей в установке, которые, как результат, способны привести к различным срокам службы эндопротеза и различному качеству его функции.

При всем многообразии имеющейся продукции подобного рода на современном российском рынке, тем не менее, существует несколько основных принципов выбора импланта, исходя из его базовых свойств.

Справедливости ради, следует отметить, что большинство зарубежных компаний, долгое время занимающихся производством эндопротезов, в настоящее время имеют линейку имплантов, как говорится, на все случаи жизни, а их качество не уступает друг другу в сериях сравнительных наблюдений. Уже сейчас у большинства эндопротезов срок службы в организме превышает 15-20 лет.

Тем не менее, высокий процент успеха операций эндопротезирования во многом определяется именно пониманием хирургом принципа выбора импланта в зависимости от анатомических особенностей пациента (например, при диспластическом коксартрозе, когда наряду с незначительной глубиной вертлужной впадины, в ряде случаев, имеется и существенно суженный канал бедренной кости), а также в зависимости от качества кости и возраста пациента.

Остановимся на базовых принципах выбора импланта при эндопротезировании тазобедренного сустава, применяющихся в нашей клинике. Сразу же отмечу, что в своей работе мы не применяем так называемые «однополюсные» эндопротезы, поскольку их применение связано с высоким риском протрузии (проваливания) головки эндопротеза в полость малого таза. Поэтому, в нашей клинике почти 100% эндопротезов тазобедренного сустава являются тотальными (т.е. замене подвергаются и тазовый и бедренный компоненты тазобедренного сустава; подробнее о типах эндопротезов см. раздел «История эндопротезирования» и «Показания к эндопротезированию»).

Среди тотальных эндопротезов выделяют две большие группы: эндопротезы цементной фиксации и эндопротезы бесцементной фиксации.

Показанием к использованию в нашей клинике эндопротезов цементной фиксации является плохое качество костной ткани (остеопороз). При наличии отсеопороза «врастание» бесцементного эндопротеза в костную ткань затруднено, что требует длительного периода ограничения нагрузки на оперированную конечность (до 8 недель после операции и более). Учитывая тот момент, что в большинстве случаев остеопороз является сопутствующей патологией у лиц пожилого и старческого возраста, главной задачей эндопротезирования у которых является максимально ранняя полноценная активизация (особенно при переломах), данный выбор становится очевидным.

Кроме этого, имеются и другие основания считать данные импланты предпочтительными для лиц старших возрастных групп. Так по данным скандинавских регистров, где учитываются результаты использования различных эндопротезов, не имеется достоверной разницы в выживаемости цементных и бесцементных эндопротезов при соблюдении правильной техники создания цементной мантии, что в среднем составляет более 20 лет. Также в ряде исследований американских ученых показано, что фиксация бедренного компонента у лиц старше 80 лет с использованием костного цемента предпочтительнее бесцементного импланта.

Таким образом, для пациентов старческого возраста (старше 75 лет) и долгожителей (старше 90 лет), а также пациентов с выраженным остеопорозом имплантом выбора в нашей клинике является тотальный эндопротез цементной фиксации. Причины этому – лучшая первичная фиксация импланта, возможность немедленной нагрузки на оперированную конечность и низкая вероятность ревизионного вмешательства, учитывая ожидаемую продолжительность жизни.

Для пациентов моложе 55 лет с хорошим качеством костной ткани имплантом выбора является тотальный бесцементный эндопротез. Основной причиной широкого распространения применения эндопротезов бесцементной фиксации является не столько лучшая выживаемость за счет прорастания кости в специально обработанную поверхность импланта, сколько большая техническая простота замены этих имплантов в случае необходимости по сравнению с эндопротезами цементной фиксации.

Основной причиной замены имплантата является его асептическое (без присутствия инфекции) расшатывание внутри кости. В случае с бесцементным эндопротезом расшатавшийся имплантат удаляется и на его место устанавливается другой имплант,как правило большего размера и длины. При замене же цементного импланта чаще всего, особенно при нестабильности бедренного компонента эндопротеза, имплант расшатывается не в месте соединения цементной мантии с костью, а в месте контакта цемента с эндопротезом. Поэтому относительно легко удалив сам имплант хирург сталкивается с необходимостью удаления ещё и костного цемента, что не представляется возможным адекватно выполнить через костно-мозговой канал. Поэтому для адекватного удаления костного цемента приходится вскрывать костно-мозговой канал на протяжении, трепанируя бедренную кость. Такая операция на порядок сложнее, травматичнее и часто даёт худшие результаты. Поэтому, при возможности, у молодых пациентов следует отдавать предпочтение имплантам бесцементной фиксации, поскольку за свою жизнь пациент может перенести до 5 ревизионных вмешательств.

Что касается возраста пациентов от 55 до 75 лет, то в данной возрастной категории выбор импланта в большей степени зависит от опыта и предпочтений хирурга. В нашей стране, учитывая возрастающую продолжительность жизни, при отсутствии противопоказаний предпочтение отдаётся тотальным эндопротезам тазобедренного сустава бесцементной фиксации, что соответствует общемировым тенденциям.

В последние десятилетие активно расширяются показания к выполнению тотального эндопротезирования тазобедренного сустава у лиц моложе 30 лет, а также подростков в случаях ювенильных остеоартрозов, болезни Пертеса, диспластического коксартроза. Причиной этому являются высокий процент отличных результатов лечения данных заболеваний путем эндопротезирования по сравнению с традиционными методиками, долгосрочный эффект от лечения, его относительная безопасность, а главное — возможность сохранения или восстановления привычного до болезни образа жизни. С современными эндопротезами пациенты способны почти не испытывать ограничений и даже заниматься спортом.

В связи с подобной тенденцией возможность проведения при необходимости многократных и относительно технически простых ревизий эндопротеза становится еще более актуальной. Ведь при современной продолжительности жизни у молодого человека, первичное эндопротезирование которому было выполнено в 20 лет, может состояться более 5 ревизионных вмешательств на данном суставе. В таком случае обычно возникает ситуация, когда каждый следующий протез замещает всё большее и большее количество кости, тем самым с каждой последующей ревизией сокращая количество собственной кости пациента. Теоретически может возникнуть ситуация, когда кости для очередной ревизии не останется совсем.

Большой вклад в уменьшение количества кости при ревизионных вмешательствах вносит и так называемое явление «стресс-шилдинг» — асептическое рассасывание кости выше точки фиксации бедренного компонента эндопротеза, поскольку в этой зоне кость почти перестаёт испытывать нагрузку (нагрузка переходит на эндопротез) и атрофируется.

Одним из путей решения данной проблемы является использование бедренных компонентов эндопротеза, требующих для установки минимального удаления кости и максимально высокой точки фиксации, как например укороченные бедренные компоненты проксимальной фиксации. Такие импланты обладают меньшими, по сравнению со стандартными, размерами и, соответственно, требуют удаления меньшего количества кости. Точка же их фиксации располагается в метафизарной зоне бедренной кости, что способствует более физиологичному распределению нагрузки на кости и тем самым снижает её резорбцию.

Другим путем для продления службы эндопротеза является замена пары терния головка\тазовый компонент с традиционной металл по полиэтилену на другие, имеющие более высокую износостойкость и более низкий коэффициент трения – так называемые «твердые пары трения». Мы рассмотрим две наиболее популярные в настоящее время пары трения – металл по металлу и керамика по керамике.

В эндопротезах с «металл – металлической» парой трения все компоненты изготавливаются из металла. Наиболее распространенным на сегодняшний день материалом для создания металлических компонентов эндопротезов является кобальт – хромовый сплав (CoCr).

К преимуществам Ме-Ме пары трения, в первую очередь относится их долговечность за счет большой износостойкости, что может значительно уменьшить количество ревизионных операций из-за расшатывания имплантированного сустава. Это очень важно при проведении операции по эндопротезированию тазобедренного сустава у молодых пациентов, и, поскольку, данная группа больных в основном ведет активный образ жизни, то им необходим максимально возможно большой объем функций в установленном суставе.

Данная проблема эффективно решена возможностью установки головки протеза большего диаметра, максимально соответствующую размеру собственной головки бедра пациента. С увеличением диаметра головки достигается также увеличение площади «смачивания», что также уменьшает трение между компонентами искусственного сустава.

Тем не менее, целесообразность массового использования эндопротезов тазобедренного сустава (ЭПТС) с «металл-металлической» (Ме-Ме) парой трения является предметом спора среди современных ортопедов. Причина заключается в том, что наряду с большими преимуществами над другими материалами металлические сплавы в небольшом проценте случаев могут вызывать ряд побочных явлений (металлоз окружающих сустав мягких тканей, системное токсическое действие ионов металла, попавших в кровоток, возможно и канцерогенное действие).

Поэтому все большее распространение в последнее время получает другая «твердая пара трения» — керамика по керамике, компоненты которой произведены из современных видов оксидной керамики.

Как материал с физико-химической точки зрения керамика имеет ряд существенных преимуществ над металлическими сплавами. Во-первых, керамика биоинертна, соответственно не вызывает какой-либо реакции со стороны тканей организма.

Во-вторых, керамика очень прочный и износоустойчивый материал, а, значит, при ее использовании образуется очень небольшое количество продуктов износа, на порядок меньшее, чем в паре терния металл по полиэтилену, практически не приводящее к местным или системным патологическим проявлениям. А также, поскольку керамика это оксид, то она не окисляется, соответственно нет коррозии, присущий металлам.

В третьих, керамика не деформируется при ударе, воздействии высоких температур и давления. Такая стабильность способствует предотвращению деформации активных поверхностей при стерилизации, цементировании или при действии давления, возникающего во время эксплуатации эндопротеза.

Таким образом, в настоящее время имеется множество возможностей для максимального продления срока службы эндопротеза, которыми используются в нашей клинике на благо наших пациентов.

На представленных снимках отражены операции по установке тотальных бесцементных эндопротезов с использованием «твердых пар трения».

Автор И.В. Сиротин (при участии В.А. Мкртчяна)

Источник