Впервые керамические эндопротезы тазобедренного сустава были использованы в Европе еще в 1980-х годах, но в США они получили одобрение на имплантацию пациентам не так давно. Керамические материалы являются неплохой альтернативой разного рода сплавам. У керамики есть свои уникальные свойства, особо ценные при создании протезов, продлевающие срок их службы и улучшающие функциональные характеристики.
Малоинвазивное эндопротезирование в Чехии: врачи, реабилитация, сроки и цены.
Узнать подробнее
Виды керамики
Разные виды керамики.
Типы материала тела сустава:
- инертная. Не дает костным тканям врастать и сохраняет свою форму;
- биоактивная. Ассимилируется с костными тканями, но форма остается прежней;
- биодеградируемая. Полностью растворяется и замещается.
Типы керамики:
- На оксидах алюминия, цинка и титана. Такие протезы относятся к биоинертным. Они прочные, характеризуются высокой степенью биосовместимости. Обычно идут в узлах трения керамика-полиэтилен и керамика-керамика.
- Циркониевая. Диоксид циркония не уступает металлу по прочности. Однако в компании с примесью иттрия несколько токсичен для организма.
- Карбоновая (C-Si, С). Биоинертный материал повышенной прочности, обладающий отличной биологической совместимостью. Часто используется при изготовлении вкладышей в ацетабулярные чашки, стержней имплантатов.
- На основе фосфатов кальция и алюминатов. Биоактивный, но не деградируемый материал. Изделия из него могут выступать посредниками между костью, имплантатами и другими биоматериалами. А также используются в качестве носителей различных активных веществ с быстрым поверхностным высвобождением.
- На основе сульфатов кальция, фосфатов и алюминатов. Биодеградируемый материал. Может быть носителем активных веществ с медленным поверхностным высвобождением.
- Композитный керамический материал BIOLOX delta. Представляет собой инновационный сплав из оксида алюминия (82%), диоксида циркония (17%) и прочих элементов. Оксид алюминия обладает очень высокой плотностью за счет мелкозернистой структуры матрицы. Изделия отличаются высокой биосовместимостью, износостойкостью, химической и гидротермальной стабильностью.
Клинический пример №1.
Пациент П. 64 лет на протяжении 3 лет отмечает выраженные, постепенно прогрессирующие боли в области правого тазобедренного сустава. Обратился в К+31 в мае 2021, осмотрен ортопедом, выполнены рентгенограммы тазобедренных суставов. Диагностирован коксартроз справа 3 ст, слева 2 ст. Рекомендовано оперативное лечение – тотальное эндопротезирование правого тазобедренного сустава.
Учитывая возраст пациента решено использовать протез бесцементной фиксации фирмы Zimmer, пара трения керамика\керамика.
Произведено предоперационное планирование, рассчётные размеры: ножка Avenir 6, чаша Trilogy 60, керамический вкладыш с внутренним диаметром 40 мм, керамическая головка 40 мм.
В мае 2021 выполнено оперативное вмешательство, тотальное эндопротезирование правого тазобедренного сустава.
Пациент был активизирован и вертикализирован в день операции. (выражаясь общедоступным языком через 6 часов после операции пациент был посажен в кровати, и встал с дополнительной опорой на ходунки).
На следующий день после операции пациент обучен ходьбе с дополнительной опорой на ходунки. Болевой синдром был минимальным за счёт применения наркотических и ненаркотических анальгетиков, а также интраоперационного обкалывания мягких тканей в зоне вмешательства анальгетиком длительного действия. На второй день после операции пациент обучен ходьбе с костылями по лестнице. Пациент выписан на 4 день после операции на амбулаторное долечивание.
Пара трения на основе керамики
Узел трения образуется головкой и имплантатом вертлужной впадины – модульной чашей (ацетабулярный компонент). Ацетабулярная чаша состоит из металлической полусферы, которая выпуклой частью фиксируется в вертлужной впадине (на цемент или методом пресс-фит), а также керамического вкладыша, который крепится внутри чаши с помощью специального механизма блокировки (конус Морзе). Именно внутри этого ложа будет скользить головка при движении.
Также есть моноблочные ацетабулярные чаши, в которых вкладыш изначально закреплен на заводе. При установке такого имплантата риск расколоть прокладку отсутствует.
Вкладыши из керамики обладают очень высокой прочностью, поэтому значительно тоньше остальных. Могут идти в паре с головками больших размеров, что означает повышенную стабильность сустава.
Многие западные хирурги сходятся во мнении, что при имплантации тазобедренных суставов у пациентов в возрасте до 75 лет следует использовать монокерамическую пару трения. Поскольку такая совместимость почти не подвержена стиранию и образованию дебриса в отличие от металла, где частички, попадая в кровоток, могут вызвать аллергию и различные патологии почек. В зависимости от состава керамики, компоненты протеза могут быть цветными: если использована алюмиевая (Al2O3) керамика − желтые, а если композитная (смесь алюминия и циркония) − розовые.
АНАТОМИЯ ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА
Тазобедренный сустав по строению шаровидный, поэтому движения в нем возможны во многих плоскостях. Сустав образован вертлужной впадиной, образуя как бы глубокую чашу и головкой бедренной кости, которая имеет форму шара.
Головка бедренной кости соединена с основной ее частью (диафизом) с помощью короткого участка кости называемым шейка бедренной кости. Сильные и толстые мышцы и сухожилия окружают сустав.
Поверхности вертлужной впадины и головки бедренной кости покрыты суставным хрящом. Толщина суставного хряща около полу сантиметра в крупных суставах. Суставной хрящ жесткий и гладкий материал, покрывающий кости в области сустава. Суставной хрящ позволяет покрытым им костям плавно скользить друг относительного друга, не повреждаясь. По цвету суставной хрящ белый и блестящий.
Сустав окружен плотной водонепроницаемой капсулой, внутри которой вырабатывается специальная жидкость, которая смазывает сочленяющиеся поверхности. Кости в суставе удерживают между собой плотные связки и мышцы. Конструкция тазобедренного сустава обеспечивает чрезвычайно высокую подвижность при сохранении удовлетворительной стабильности.
Мощные мышцы вокруг сустава позволяют нам длительное время передвигаться в вертикальном положении, а также при необходимости совершать ускорения при беге и прыжках. Также вокруг сустава проходят важные нервы и кровеносные сосуды.
Недостатки керамики
Раскол чашки Biolox.
- жесткость;
- иногда в процессе эксплуатации появляется характерный скрип;
- возможность разрушения либо по причине неправильной техники установки, либо сама по себе из-за нарушенной технологии производства имплантата;
- колкость (преимущественно в монокерамической паре, но в последнем поколении материалов почти не случается);
- продукты трения (дебрис) еще больше увеличивают скорость износа протеза. Также их наличие может спровоцировать растворение костной ткани в ложе имплантата. При ревизионных операциях полностью удалить все частицы довольно тяжело. Поэтому применение биоактивных видов керамики при изготовлении эндопротезов спорно.
Примеры износа керамических головок.
Еще одним недостатком эндопротезов из керамики является их высокая стоимость. Однако узел трения керамика-полиэтилен не во многом уступает монокерамическому, но цена значительно ниже.
Исследования 83-х монометаллических (46) и монокерамических (37) узлов трения на коррозийную устойчивость показали, что керамические головки существенно снижают коррозию конуса, в котором крепится ножка.
Назначение биполярных имплантов
Биполярное протезирование показано при медиальных переломах шейки бедра, переломовывихах у лиц старше 70 лет.
Еще совсем недавно диагноз «перелом шейки бедра» у пожилого человека означал практически приговор: медленное угасание из-за отсутствия подвижности и пролежней. На операции решались нечасто, что вполне обоснованно: в преклонном возрасте очень тяжело переносится анестезия, часты случаи отторжения имплантатов, очень длительный восстановительный период.
В настоящее время ситуация изменилась с приходом на рынок ортопедии биполярных головок для тазобедренных эндопротезов. Протезирование однополюсным биполярным имплантатом спасает жизни сотням пожилых людей.
Есть один существенный минус – повышенный износ собственного хряща вертлужной впадины из-за трения протеза. Поэтому при появлении серьезных болевых симптомов проводится ревизионная операция, при которой удаляется внешняя полусфера сборного имплантата и устанавливается искусственная вертлужная впадина (как при тотальном эндопротезировании).
Очевидно, что для молодых и активных людей такой протез не совсем подходит. Но у пожилых двигательная активность значительно ниже, поэтому такой вид протезирования для них вполне приемлем и часто долго и исправно служит без замены.
Производители керамических имплантатов
Сама технология производства керамики достаточно сложна. По этой причине большинство производителей (Zimmer, Smith&Nephew, Biomet, Aesculap, B. Braun, DePuy, Stryker) закупают материал на единственном в своем роде заводе компании немецкой компании CeramTec (выпускает керамику с 1974 года, владеет 93% рынка). За все время существования компания сменила 3 поколения и в данный момент специализируется на 4-м поколении материала − Biolox delta, из которого изготавливаются все инновационные серии имплантатов.
Особое внимание следует уделить недавней разработке российских ученых – нанокерамике. Это уникальный аналог Biolox delta, ни в чем ему не уступающий. Исследования в этой области начались в 2011 году ЗАО «НЭВЗ-керамикс», а в 2015 был имплантирован первый нанокерамический тазобедренный протез. Продукцию уже оценил такой крупный производитель как концерн Johnson&Johnson (DePuy), предложив совместное участие в проекте.
Изделие из нанокерамики может прослужить от 20 лет без замены. Отличается высокой биоинертностью и прочностью. Благодаря достаточно низкой цене в скором времени эти протезы будут широко использоваться при проведении операций по замене тазобедренных суставов в составе государственной программы выдачи квот.
ПОДГОТОВКА К ЭНДОПРОТЕЗИРОВАНИЮ ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА
Решение об операции принимает врач совместно с пациентом. После выяснения анамнез заболевания, врач выполняет тщательный клинический осмотр, чтобы измерить текущий объем движений, уровень болевого синдрома, функциональные возможности пациента. Во время осмотра пациента, врач-хирург изучает рентгенограммы, а также данные КТ и МРТ исследований.
Также потребуется тщательное и полное медицинское обследование перед операцией. Это делается для того, чтобы во время операции максимально снизить риск развития осложнений. Если предполагается длительная операция или уровень гемоглобина пациента ниже нормальных значений, после или во время операции может потребоваться переливание крови. Обязательно назначается профилактика тромбоэмболических осложнений.
Срок службы эндопротезов
На срок службы влияет не только материал изготовления и мастерство врача, но и различные заболевания типа хронического полиартрита, а также уровень физической активности, состояние костной ткани и вес пациента. Средний срок для тазобедренного имплантата – 10-25 лет. Но это только расчетное время.
Металлические головки в паре с полиэтиленом изнашиваются примерно через 10 лет, а керамические служат гораздо дольше. Керамические эндопротезы тазобедренного сустава самые прочные, со сверхнизким темпом износа (0,0001 мм в год). При благоприятных условиях могут прослужить не одно десятилетие.
Но большинство ревизионных операций проводится не из-за износа, а по причине расшатывания конструкции и дестабилизации сустава.
Преимущества и противопоказания
Преимущества биполярного эндопротезирования:
- сокращается время оперативного вмешательства и кровопотеря. Длительность около получаса;
- максимально быстрая реабилитация;
- технически выполняется проще, чем протезирование другими видами имплантатов, меньшая стоимость манипуляции;
- большинство производителей предлагают протезы со съемными головками, что упрощает задачу подбора имплантата под каждого конкретного пациента, а также упрощает задачу ревизионной операции;
- больший срок службы протеза (зависит от того, насколько точно подобрана внешняя полусфера под размер вертлужной впадины, а также от прочности ножки и надежности ее фиксации в кости).
Противопоказания к установке биполярного протеза:
- перелом вертлужной впадины или ее дисплазия;
- перелом бедренной кости с вывихом и последовавшая импрессия впадины;
- косая линия крыши вертлужной впадины, приведшая к разбалансированности сустава.
Что нельзя делать после операции
Постоперационный период играет ключевую роль для продолжительности срока службы протеза тбс. Очень важно постоянно следить за прооперированным бедром, соблюдая его правильное положение:
- спать первые дни только на спине, сохраняя полуотведенное положение ноги;
- поворачиваться на здоровый бок можно, но только слегка отведя протезированную ногу. Для страховки лучше подложить под нее валик или подушку;
- постоянно спать на здоровом боку допустимо не ранее, чем через 2 недели;
- первую неделю не двигать больным бедром с большой амплитудой, не совершать резких и вращательных движений;
- ни при каких обстоятельствах не сгибать бедро под углом менее 90 градусов (стулья должны быть высокими или подложить подушку);
- нельзя скрещивать ноги или закладывать одну на другую;
- очень важно регулярно выполнять специальные упражнения.
Через три месяца по рентгенограмме врач оценит состояние сустава.
Остеопороз как причина ненадежной фиксации протеза
Срок службы эндопротеза в большой степени определяется прочностью его фиксации в полости кости. Для этого необходима плотная костная ткань, с которой у большинства пациентов проблемы из-за различных болезней типа остеопороза.
Остеопороз – это потеря механической прочностинарушение структуры всей костной ткани вследствие дисбаланса в процессеобновления клеток. Из-за повышенной хрупкости костей при остеопорозе часты переломы, в том числе и шейки бедра.
В норме у человека в возрасте 30-50 лет количество разрушенных клеток кости замещается равным объемом новых. После 50-ти лет теряется примерно 1% костных клеток в год. После 65-ти возникает старческий остеопороз, связанный с естественным ослаблением и износом скелета.
Особенно трудно приходится женщинам – в первый год после наступления климакса потеря составляет 10%, далее 2-3%. Это связано с изменением гормонального фона,поэтому в некоторых странах популярна гормонозаместительнаятерапия, позволяющая избежать потерь мышечной и костной массы.
Но недуг может начать развиваться задолго до положенного срока по следующим причинам:
- курение;
- злоупотребление кофе и алкоголем;
- преобладание в рационе мяса;
- недостаток кальция и витамина D3;
- на фоне ревматоидного артрита;
- малоподвижный образ жизни.
Почему происходит перелом шейки бедра?
Разрежение кости в результате возрастного и гормонального изменений часто приводит к значительному снижению ее прочности и неспособности выдерживать порой, даже физиологические нагрузки. Это обстоятельство достаточно часто приводит к перелому наиболее нагружаемых отделов костного скелета, чаще всего катастрофе подвержена шейка бедренной кости. Этот короткий участок бедра является слабым местом в несущей конструкции от затылка до пяток, и нарушение его целостности делает невозможным опору на ногу.
Перелом нередко происходит по причине небольшой травмы, например, падения на область тазобедренного сустава, хотя есть исследования ученых, свидетельствующие о том, что сначала происходит перелом, а затем падение на сторону повреждения. Как правило, такая травма является уделом людей пожилого или старческого возраста, за плечами которых уже накоплено множество проблем со здоровьем: гипертония, ишемическая болезнь сердца и другие сопутствующие заболевания.
Перелом шейки бедренной кости обездвиживает человека, лишает его возможности подниматься и опираться на ногу. Попав на больничную койку, пациент оказывается закованным в гипсовую повязку или скелетное вытяжение. При отсутствии двигательной активности побочные проблемы со здоровьем нарастают как снежный ком – среди них недостаточность функции внутренних органов, пролежни, застойная пневмония: проблемы которые легко приобретаются и крайне тяжело разрешаются.
