Тотальное эндопротезирование суставов считается удачным и эффективным методом восстановления их функции и активности пациентов, который начал применяться более 50 лет назад. Эндопротезирование тазобедренных суставов в настоящее время продолжает оставаться наиболее успешным хирургическим вмешательствам [1-8]. Между тем известно, что разработки эндопротезов ведутся по различным направлениям построения элементов протеза, способов фиксации, использования различных материалов, разнообразных видов обработки поверхности имплантатов и разнообразных вариантов форм имплантатов, что позволяет оперирующим ортопедам выбирать из широкого спектра моделей продукцию той или иной фирмы [7]. Однако с применением эндопротезов стали появляться сообщения об осложнениях этого вида лечения [11-12]. Основными из них были и остаются инфекционные осложнения, остеолиз, нестабильность вертлужного и бедренного компонентов, переломы ножек протезов, повышенный износ материалов в узле трения, возникновение дебриса, металлоз, осложнения, связанные с использованием костного цемента, вывихи эндопротеза и некоторые другие [7,8]. Одной из причин чаще всего является реакция организма на чужеродные частицы, которая вызывает остеолиз и в 75% таких случаев приводит к ревизии. Следует отметить, что усталостная прочность, износ и фиксация трущихся компонентов, является основной причиной ограничения и долговечности эндопротеза [15].
По прогнозам многих специалистов всемирная организация здравоохранения, число пациентов с указанной патологией будет неуклонно расти, что связано с увеличением средней продолжительности жизни [1]. Технология эндопротезирования постоянно совершенствуется и становится всё более безопасной. На фоне улучшения хирургической техники, постоянно модернизируется состав и конфигурация эндопротезов [16-19]. При большом количестве выполняемых операций сохраняются неудовлетворительные результаты после тотального эндопротезирования тазобедренного сустава, одной причиной из которых рассматривается асептическая нестабильность компонентов эндопротеза [20,21]. Главным показателем эффективности подобных операций является оценка отдалённых результатов, которая даёт возможность объективно и наиболее достоверно сформулировать основные технологические позиции этой операции [22-25].
С самого начала применения эндопротезирования тазобедренного сустава и по настоящее время усилия исследователей за рубежом и в России направлены на его совершенствование. Применение эндопротезов различных типов не снижает существенно уровень ошибок и осложнений. В нашей стране за последнее десятилетие выполнено большое количество эндопротезирований тазобедренного сустава современными эндопротезами, опыт применения которых недостаточен.
В России нет статистики исходов эндопротезирования на большом числе больных в сроки, превышающие 10 лет. О статистике результатов эндопротезов с керамика-керамической парой трения в отечественной литературе нет практически ни одного сообщения. Нет общепринятой концепции, которая при сегодняшних технических возможностях и существующих эндопротезах давала бы положительный выход в практику и заметно улучшила бы исходы лечения в отдаленных сроках.
Прогресс тотального эндопротезирования тазобедренного сустава значительный, но остаются неизученные вопросы, которым и посвящена данная научная работа.
Цель работы: оценить эффективность тотального эндопротезирования тазобедренного сустава с керамика-керамической парой трения у пациентов при лечении дегенеративно-дистрофических заболеваний в отдалённом периоде.
Методы и материалы исследования. Работа основана на ретроспективном анализе клинического материала и изучении отдалённых результатов тотального эндопротезирования с керамика-керамической парой трения у больных с патологией тазобедренного сустава, оперированных в ортопедическом отделении городской клинической больницы № 31 г.Москвы.
Репрезентативная группа состояла из 197 пациентов, (85 – мужчины и 112 – женщин) прооперированных в период с 2002 по 2007 годы, таким образом отдалённые сроки наблюдения составили от 5 до 10 лет. Средний возраст исследуемых пациентов составил 52 года (табл. 1).
Таблица 1. Распределение пациентов по возрасту и полу
Наибольшее количество обращений пациентов с патологией тазобедренного сустава, требующих тотального эндопротезирования, составили женщины в возрасте от 45 до 55 лет.
О сложности контингента больных можно судить по их тяжести заболевания, то есть по диагнозу: 52% имели сопутствующие заболевания. Среди сопутствующих заболеваний наиболее часто встречалось гипертоническая болезнь и хронический гастрит.
Наибольшее количество больных, поступивших в ортопедическое отделение для оперативного лечения, имели диагноз коксартроз (130), второе место по частоте занимал асептический некроз головки бедренной кости (58). Меньшее число составили больные с последствиями травмы (9).
Эндопротезирование обоих тазобедренных суставов произведено 12 больным – 4 женщинам и 8 мужчинам.
На правом тазобедренном суставе было выполнено 124 операций, на левом - 85.
У 129 пациентов тазобедренный сустав был поражен с одной стороны, у 68 - патологический процесс наблюдался с двух сторон с различными стадиями заболевания.
Наибольшее число пациентов обратилось в клинику после 6-10 лет болезни (82), а 19 человек обратились к ортопеду лишь спустя 20 лет и более.
Давность поражения тазобедренного сустава также была значительной. Наибольшее число пациентов приходится на срок от 6 до 10 лет (123 человека).
При субкапитальных и трансцервикальных переломах шейки бедренной кости у пожилых больных мы производили первичное тотальное эндопротезирование тазобедренного сустава. Несросшиеся переломы шейки бедра у больных нами расценивались как состояние после остеосинтеза, когда спустя 6-8 месяцев после травмы отсутствовали четкие признаки консолидации костных отломков. Данные признаки отчетливо были видны на серии рентгенограмм и дополнялись клиническими проявлениями.
При функциональном исследовании пациентов до операции по шкале Harris W.H., мы получили следующие данные. Основное количество больных (121) имело сильную и умеренную боль в тазобедренном суставе, что являлось основным показанием для оперативного вмешательства. Средний балл по болевому синдрому до операции составил 11,1.
В зависимости от стадии поражения тазобедренного сустава у всех больных имелась хромота различной степени выраженности. У 97,6 % больных наблюдалась умеренная и сильная хромота. Средний балл по хромоте составил 1,2.
Для решения поставленных в работе задач мы использовали анамнестический, клинический, функциональный, рентгенологический, спектрометрический и лабораторный методы исследования.
Самым точным методом для определения износа в керамико-керамической паре трения в эксперименте является измерение разницы в объемах сферы. Как видно из табл. 2, средняя величина износа для алюминиевой керамики равна 0,09 микрон после 5 миллионов циклов.
Тесты на моделях тазобедренных суставов с использованием головок и вкладышей из циркониевой керамики в разбавленной бычьей сыворотке подтверждают чрезвычайно низкую величину износа для этой пары трения (86, 93). После 21 миллиона циклов средняя величина объемного износа для этой пары трения составляет 0,007 мм3/106 циклов: 0,006 мм3/106 циклов для вкладыша и только 0,001 мм3/106 циклов для головки. Подобные величины необходимо сравнить с клинически полученным объемным износом пары трения СоСrMo/РЕ который достигает 70-90 мм3/106 циклов (84) и с парой трения Ал/Ал величина износа которого находится между 0,02 и 0,06 мм3/106 циклов (86, 88). Пара трения циркониевая керамика/циркониевая керамика является одним из самых резистентных к износу опорных систем подобно и даже лучше чем современная пара трения алюминиевая керамика/алюминиевая керамика.
Таблица 2. Износ керамика-керамической пары трения
После 10 миллионов циклов для чашек из чистой алюминиевой керамики средний объемный износ составляет 0,01±0,01 мм3/106 (рис. 1).
Рис. 1. Нормальная величина износа для пары трения алюминиевая керамика/алюминиевая керамика в клиническом исследовании составляет 0,025 микрон в год, по сравнению с парой трения металл/металл величина износа которого 100 микрон в год
Чрезмерно низкая величина износа этой пары трения подтвердилась отсутствием каких-либо повреждений на поверхности керамики после 21 миллиона циклов (рис. 2 А). На поверхности циркониевых головок обнаруживались лишь небольшие зерна, подобные обнаруженным в паре алюминиевая керамика/алюминиевая керамика. Микроструктурный анализ поверхности циркониевых вкладышей не выявляет каких-либо зерен (рис. 2 В).
Рис. 2. Микроструктурный анализ головки (А) и вкладыша (В) из циркониевой керамики после 21 миллиона циклов
При очень высоком увеличении обнаруживаются однообразные ровные царапины на поверхности. Вопреки прежним сообщениям в литературе все эти данные подтверждают, что пара трения циркониевая керамика/циркониевая керамика характеризуется низкой величиной износа, ниже даже чем опорные системы из современной алюминиевой керамики. Механический анализ с использованием Finite Element Analisis и тесты на моделях тазобедренных суставов подтвердили, что использование циркониевой керамики в керамика-керамических опорных системах является новым направлением и имеет некоторые преимущества по сравнению с современными опорными системами из алюминиевой керамики.
При функциональном исследовании тазобедренного сустава мы использовали методику Harris W.H. [15].
Рентгенологический метод является наиболее объективным и доступным методом исследования суставов, который используется для диагностики и контроля за эффективностью лечения. На дооперационном этапе рентгенографию проводили в положении больного лежа на спине в переднезадней проекции по общепринятой методике. Выполнялась прямая обзорная рентгенография костей таза и обоих тазобедренных суставов с захватом диафиза бедренных костей до средней трети. Переднезадние снимки производили при нейтральном положении бедер - коленные чашки обращены кпереди. Единообразие положения, дающее возможность сравнивать снимки при повторной рентгенографии, можно получить, свешивая голени с края стола. Таз не должен быть перекошен, его поперечная ось должна располагаться под прямым углом к длинной оси тела. Центрирование пучка рентгеновских лучей проводилось на область симфиза с расстояния 110-115 см.
Для определения угла наклона крыши вертлужной впадины (ацетабулярного угла) пользуются обычным переднезадним снимком (рис. 3). Для получения ацетабулярного угла проводят
1) линию анатомического центра ротации тазобедренного сустава, так называемую интерацетабулярную линию - y (Hilgenreiner);
2) из указанных, каудально расположенных концов подвздошной кости проводят касательные к углам крыш вертлужных впадин - t. Угол, образованный пересечением касательной и ацетабулярной линий (открытый кнаружи), называется ацетабулярным углом или углом наклона крыши вертлужной впадины – α (рис. 3).
В нашей практике наиболее часто мы применяли боковой доступ Хардинга (рис. 4) с небольшой модификацией (204 операции) и задний доступ (5 операций).
Результаты. Наша работа посвящена изучению отдаленных результатов эндопротезирования тазобедренного сустава у пациентов с эндопротезами с керамика-керамической парой трения.
Рис. 3. Угол наклона крыши вертлужной впадины на переднезаднем снимке: У - интерацетабулярная линия по Hilgenreiner, t - касательная к углу крыши вертлужной впадины, α - угол наклона крыши (ацетабулярный угол), A - вертикальная ось таза, B - линия «центра таза», D - горизонтальная ось таза
Под нашим наблюдением находилось 197 пациентов, которым выполнено эндопротезирование тазобедренного сустава – 12 пациентам произведено двустороннее эндопротезирование. Операции выполнялись в ортопедическом отделении городской клинической больницы №31 г. Москвы. Средний возраст пациентов составил 52 года. Мужчин было 85, женщин - 112.
Большая часть больных имела I или II группу инвалидности (58 чел.), 24 человека не имели инвалидности.
Все больные на дооперационном этапе обследованы по методике, предложенной W.H. Harris, которая в сумме насчитывает 100 баллов (соответствует здоровому суставу) и включает в себя оценку функции сустава, амплитуды движения и способность к самообслуживанию.
Среднее количество баллов по системе Харриса до операции составило 21,8 – что говорило о резком ухудшении качества жизни больных.
Рис. 4. Разрез кожи в проекции правого тазобедренного сустава. Боковой доступ Хардинга
Сроки наблюдения за больными составили в среднем 19 месяцев (от 6 месяцев до 3-х лет).
Боль после операции отсутствовала у 79 больных и была слабой у 3 пациентов, положительный результат по данному симптому был достигнут в 100% случаев.
Хромота отсутствовала полностью только у 148 больных. Остаточная хромота имела место у 23 больных.
Дополнительной опорой после операции не пользовались 91,5% пациентов, а 8,5% пользовались постоянно тростью в силу привычки или поражения противоположного сустава.
После операции самостоятельно передвигались на любые необходимые расстояния 142 больных; все больные полностью обслуживали себя без посторонней помощи; подниматься по лестнице и пользоваться общественным транспортом могли практически все пациенты.
Необходимый объем движений в оперированном суставе восстановился у 95% пациентов. У 4 больных сохранялось укорочение оперированной конечности до 2-х см.
95,7% операций выполнено под САА (субарахноидальная анестезия), а 4,3% операций под эндотрахеальным наркозом. Почти всем больным производился плановый аутогемозабор, а во время или после операции аутогемотрансфузия, и, при необходимости, переливание компонентов донорской крови.
Большинство эндопротезирований тазобедренного сустава выполнено с использованием бокового доступа Хардинга 204 операций, а задним доступом выполнено 5 операций. Всем больным в послеоперационном периоде проводилась профилактика тромбоэмболических и инфекционных осложнений.
Осложнения, связанные с эндопротезированием тазобедренного сустава, мы разделили на три группы.
Первая группа. Осложнения, которые произошли во время операции. Их было 3: раскол проксимального метафиза бедренной кости - 2, перфорация бедренной кости ножкой эндопротеза – 1.
Вторая группа. Осложнения, возникшие после операции до момента выписки больного из стационара 2 осложнения: вывих головки эндопротеза – 2, неврологическое осложнение – 1, тромбофлебиты – 1.
Третья группа. Осложнения, которые развились у больных после их выписки из стационара: привычный вывих головки эндопротеза - у 1 больного, параартикулярные оссификаты - 2. Однако возникшие осложнения во всех группах не повлияли на окончательный результат эндопротезирования тазобедренного сустава.
Послеоперационная оценка проводилась по 100-балльной системе, предложенной Харрисом, включала в себя оценку функции сустава, амплитуды движения и способность к самообслуживанию.
Рентгенологические исследования больных перед операцией, после операции и в отдаленные сроки являются решающим для выбора типа эндопротеза, определении степени восстановления биомеханических параметров тазобедренного сустава, а также для проведения динамического наблюдения за состоянием эндопротеза. С этой целью изучались индекс сужения бедра и бедренный индекс, плечо бедра (offset) и высота стояния головки, угол Виберга, угол Шарпа, шеечно - диафизарный угол, вертикальный размер входа в вертлужную впадину и её глубина, угол наклона вертлужного компонента должен составлять 35-40 градусов, антеверсия 10-20 градусов, ножка эндопротеза должна располагаться по оси бедренного канала.
При динамическом наблюдении за больными в указанные сроки наблюдения мы не обнаружили признаков асептической нестабильности компонентов эндопротеза на рентгенограммах.
При оценке индекса заполнения бедренного канала ножкой эндопротеза нами было установлено, что эта величина превышала 50%. Чаще ножка эндопротеза была центрирована в бедренном канале (176 больных), лишь в одном случае ножка эндопротеза находилась в вальгусном положении.
В целом положительные результаты достигнуты в 100% случаев. У 191 больных достигнуты отличные и хорошие результаты, у 6-х больных удовлетворительные результаты, неудовлетворительных результатов не было.
Выводы. Керамика-керамическая пара трения в настоящее время является наиболее износоустойчивой по сравнению с другими парами трения: металл-металл, металл-полиэтилен, керамика-полиэтилен. Данная пара трения может быть рекомендована для использования у пациентов любого возраста при отсутствии тяжёлых форм остеопороза.
Клинико-рентгенологические данные и морфологические исследования мягких тканей, окружающих эндопротез тазобедренного сустава в сроки от 5 до 10 лет после операции не выявили признаков асептической нестабильности компонентов имплантатов, снизив количество ревизий и позволили достоверно получить практически в 100% положительные результаты у всех пациентов.
Основными условиями достижения положительных результатов при использовании керамика-керамической пары трения является правильная установка компонентов эндопротеза.