Оценка степени токсичности дополнительного узла трения модульного бедренного компонента при первичном тотальном эндопротезировании тазобедренного сустава

Заболевания области тазобедренного сустава, чаще выявленные на поздних или диагностируемые на ранних стадиях заболевания заслуживают пристального внимания и требуют хирургического лечения. Нарушение биомеханики походки, стойкие контрактуры, деформации, выраженный болевой синдром приводят к ухудшению качества жизни пациента, ранней инвалидизации и способствуют уменьшению количества активного работоспособного населения. Всё это негативно сказывается на экономических и демографических показателях многонационального государства. С увеличением общей продолжительности жизни населения будет возрастать и частота заболеваемости тазобедренного сустава [1-5].

В отделении ортопедии ГБУЗ ГКБ №12 ДЗМ на базе кафедры травматологии и ортопедии РУДН был проведен анализ клинических и рентгенологических наблюдений 75 операций тотального эндопротезирования тазобедренного сустава, в ходе которых применялись бедренные компоненты бесцементной фиксации с системой модульных шеек фирмы «Wright»: Preserve, Profemur L, Profemur Z, произведенных из сплавов с содержанием кобальта и хрома.

Легирование кобальтом стали повышает её жаропрочность, улучшает механические свойства. Потребность человека в кобальте колеблется от 0,007 до 0,015 мг ежедневно. В теле человека содержится 0,2 мг кобальта на каждый килограмм массы человека. При отсутствии кобальта развивается акобальтоз. Избыток кобальта может привести к склерозу легких, кардиомиопатии, контактному дерматиту, гиперплазии щитовидной железы, невриту слухового нерва, увеличению содержания липидов, количества эритроцитов в крови и повышению артериального давления.

Хром - важный компонент во многих легированных сталях (в частности, нержавеющих), а также в ряде других сплавов. Добавка хрома существенно повышает твердость и коррозийную стойкость сплавов. Хром является одним из биогенных элементов, постоянно входит в состав тканей человека. У человека хром участвует в обмене липидов, белков (входит в состав фермента трипсина), углеводов. Наибольшее количество ионов хрома обнаруживается в костях, волосах и ногтях. Снижение содержания хрома в крови приводит к уменьшению скорости роста, увеличению холестерина в крови. Данный металл вызывает специфическое поражение кожи (дерматит, язвы), изъязвление слизистой оболочки носа с характерной перфорацией хрящей носовой перегородки, гастриты, язву желудка и двенадцатиперстной кишки (неблагоприятно протекающую), хромовый гепатоз, нарушение регуляции сосудистого тонуса и сердечной деятельности. Острое отравление возникает при его поступлении в организм в дозе более 1,5 мг/кг массы тела и связано с его высокими окислительными способностями, которые приводят к гемолизу, острой почечной и печеночной недостаточности. Кроме того, соли хрома способны вызывать аллергические реакции.

Из этого следует, что баланс кобальта и хрома является актуальной проблемой и определение его концентрации у пациентов возможно путем эмиссионного спектрального анализа тканей, масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой и атомно-адсорбционной спектрометрии с электротермической атомизацией.

Последние 20 лет в литературе упоминания о модульных бедренных компонентах эндопротезов тазобедренного сустава были сосредоточены на двух основных возможных проблемах:

1. Накопление дебриса и ионов металлов в организме вследствие нормального износа компонентов эндопротеза и дополнительного узла трения, особенно с парой трения металл-металл. Использование пары трения метал-метал было приостановлено большинством производителей, а импланты отозваны с рынка в связи с негативным воздействием ионов металлов на организм пациентов.

2. Перелом модульной шейки вследствие щелевой и фреттинг-коррозии (рис. 1 а, б) [8] и перелом медиальной стенки ножки в узле сочленения с шейкой (рис.2).

Рис. 1. Перелом модульной шейки вследствие фреттинг-коррозии в месте сочленения с бедренным компонентом, данные Wright C.G. [8].

Рис. 2. Перелом медиальной стенки ножки в узле сочленения с шейкой, данные Wodecki P. [7].

По результатам испытаний рядом авторов во главе с Baleani M. [6] в растворе Рингера было смоделировано 20 миллионов циклов работы эндопротеза тазобедренного сустава с модульной шейкой, что соответствовало 20 годам использования эндопротеза в организме человека. Данных, свидетельствующих о первичной коррозии, не было, были отмечены единичные точечные коррозийные повреждения. Количество дебриса составило менее чем 1 мг/год. С 1995 по 2001 г. Baleani M. было произведено 864 операции по первичному эндопротезированию тазобедренного сустава с использованием систем модульных шеек бедренных компонентов: 458 женщин и 406 мужчин. Средний возраст составил 55 лет (16-81 лет). Выживаемость оценивали по методу Каплана-Мейера. Было получено 3 осложнения: 2 вывиха головки эндопротеза и 1 миграция (проседание в канале) бедренного компонента, что потребовало ревизионных вмешательств. Ни одного случая перелома модульной шейки и конически-эллиптического узла сочленения не выявлено. За 6 лет наблюдений выживаемость бедренного компонента с модульной шейкой составила 99,4%. Модульные бедренные компоненты показали отличные клинические результаты, так как риск развития нестабильности может возникнуть при увеличении количества дебриса до 10 мг/год.

Известно, что факторами асептической нестабильности компонентов эндопротеза являются продукты износа дополнительного узла трения в области сочленения модульной шейки и бедренного компонента, вызывающие резорбцию кости грануляционной тканью. Накопление ионов металлов в тканях организма, вследствие фреттинг-коррозии или износа дополнительного узла трения, принято называть металлозом. Для количественного определения содержания ионов кобальта и хрома в крови у пациентов после тотального эндопротезирования тазобедренного сустава с применением модульной шейки бедренного компонента с целью оценки степени токсичности и износа в области модульного сочленения была проведена атомно-адсорбционная спектрометрия с электротермической атомизацией в сроки наблюдения от 3,5 до 4 лет (рис. 3).

Из всех пациентов была отобрана контрольная группа (15 мужчин и 15 женщин) со схожими антропометрическими показателями, возрастом и степенью физической активности. Средние количественные значения ионов кобальта и хрома в крови у пациентов представлены в табл. 1.

Таблица 1. Средние количественные значения ионов кобальта и хрома в крови у пациентов из 1 группы

Анализ результатов атомно-адсорбционной спектрометрии с электротермической атомизацией у пациентов из группы модульного бедренного компонента в отдаленном периоде наблюдения до 4 лет показал, что степень токсичности дополнительного узла трения незначительно превышает референсные значения по количественному содержанию кобальта и хрома в венозной крови, что указывает на умеренную (ожидаемую) степень износа в области модульного сочленения бедренного компонента