Строение эндопротезов. 
Эндопротезирование тазобедренного сустава

Современные эндопротезы тазобедренного сустава — сложные технические изделия. Так же как и нормальный тазобедренный сустав, искусственный состоит из круглой головки и вогнутой впадины, в которой головка и вращается, позволяя осуществить нормальный объем движений. Обычно протез состоит из ножки, головки, чашки и вкладыша.

Для каждого конкретного случая подбирается соответствующий протез. Каждый из компонентов имеет свой размерный ряд.

Ножка эндопротеза тазобедренного сустава, как правило, монолитная (цельная), но бывают и модульные (сборные) ножки. Ножка состоит из тела, которое входит в канал бедренной кости, шейки и конуса, на который надевается головка (рис. 13). Угол, под которым соединяются шейка и тело, называют шеечно-диафизарным углом. Как правило, он составляет 135°, но бывают ножки с углом в 125° и 145°.

К основным характеристикам ножек эндопротезов тазобедренного сустава относятся:

• · тип фиксации (цементная или бесцементная);
• · покрытие ножки;
• · форма ножки;
• · шеечно-диафизарный угол и офсет.

Материал, из которого делается ножка эндопротеза тазобедренного сустава, с одной стороны, должен быть достаточно прочным, чтобы не сломаться, с другой стороны — эластичным, то есть способным деформироваться при нагрузке (для бесцементных ножек модуль упругости должен быть максимально близким к модулю упругости самой кости), а с третьей стороны, материал должен быть инертным, то есть не отторгаться организмом и хорошо срастаться с костью (этот параметр важен для бесцементных ножек).

Цементные ножки (например, CPT фирмы Zimmer) изготавливаются из кобальт-хромового или кобальт-хром-молибденового сплава. Эти сплавы пришли на смену стали, поскольку стальные ножки показали себя слишком хрупкими: так, стальная ножка Exeter фирмы Stryker ломалась в 3% случаев (из 433 ножек, установленных с 1970 по 1975 год, сломалось 13).

Бесцементные ножки делают из сплавов на основе титана, который обладает прекрасной биосовместимостью (то есть не отторгается организмом). В 1960;1970;х годах использовался цельный литой титан, однако он оказался не очень прочным и был слабее кованых изделий из кобальт-хромового сплава. Позже ножки стали делать из кованого титан-алюминий-ванадиевого сплава, а потом — из титан-алюминий-ниобиевого сплава.

Цементные ножки не контактируют непосредственно с костью, а крепятся в цементе. Соответственно, кость в цементную ножку не врастает. Поверхность цементной ножки гладкая, для того чтобы хорошо сцепляться с цементом и не разрушать его. В подавляющем большинстве случаев поверхность цементной ножки полированная или, реже, сатинированная (рис. 15). Полированные цементные ножки дороже, но значимой практической разницы между полированной и сатинированной поверхностью нет.

Поверхность бесцементных ножек — очень важный вопрос: ведь именно характеристики покрытия будут во многом определять врастание кости и, следовательно, надежность и долговечность ножки эндопротеза. Поверхность бесцементой ножки эндопротеза тазобедренного сустава может быть покрыта специальными веществами, облегчающими врастание кости, а может быть шероховатой, с микропорами (этот эффект создают спрессованные шарики, проволока, плазменное титановое напыление, трабекулярный металл). Иногда поверхность ножки и шероховатая, и покрыта специальными веществами.

Технологический процесс создания поверхности бесцементного компонента эндопротеза очень сложен и трудоемок, и каждая из ведущих фирм-производителей эндопротезов тазобедренного сустава имеет свои запатентованные технологии, которые постоянно совершенствуются.

Среди веществ, которыми покрывают ножку для облегчения врастания кости, в подавляющем большинстве случаев используют гидроксиапатит (гидроксифосфат кальция). «Золотой стандарт» ножки с гидроксиапатитовым покрытием — ножка Corail фирмы DePuy концерна Johnson & Johnson (рис. 16). Эту ножку ортопеды иногда называют «невестой» за красивый белый цвет.

Варианты поверхностей ножек эндопротезов на примере продукции фирмы Zimmer. Слева направо: ножка VerSys Beaded MidCoat с покрытием из спрессованных шариков; ножка VerSys Fiber Metal MidCoat с покрытием из спрессованных волокон металла; ножка Alloclassic с шероховатой поверхностью, полученной после пескоструйной обработки; ножка Trabecular Metal Primary Hip Stem с поверхностью из трабекулярного металла; короткая ножка Fitmore с плазменным напылением титанового сплава.

Вы можете заметить, что одни ножки на рис имеют «воротничок» (выступ в основании шейки), а другие нет. Этот воротничок делают для того, чтобы добавить ножке еще одну точку фиксации при опоре на кость, но технически в ходе операции воротничок чаще оказывается бесполезным, поэтому в последние годы большинство ножек выпускаются без него.

эндопротез тазобедренный сустав операция Все описанные варианты покрытия ножки эндопротеза тазобедренного сустава касаются микроструктуры, но часто производители дополняют ножку специальными выступами, ребрами, арками и прочими геометрическими «украшениями», которые служат не для того, чтобы облегчать врастание кости, а для более прочной первичной фиксации ножки в канале бедренной кости Варианты формы ножки. Слева направо: ножка CLS Spotorno фирмы Zimmer с тремя продольными ребрами; ножка Alloclassic фирмы Zimmer с отверстиями; ножка Excia фирмы Aesculap с дугообразным ребром с пористым покрытием, ножка Excia фирмы Aesculap с дугообразным ребром с плазменным напылением.

Форма ножки. Итак, мы уже незаметно начали разговор о форме ножки. Каковы требования к ней? Казалось бы, все просто: форма ножки должна максимально соответствовать форме канала бедренной кости, и тогда все будет хорошо. Но дело обстоит сложнее: поскольку все люди разные, одинаковых каналов бедренной кости не существует — можно лишь выделить основные их варианты (рис. 19). Как несложно догадаться, уже по одной этой причине не может быть единственной ножки, которая была бы самой лучшей для всех пациентов.

Существуют три основные формы ножки эндопротезов тазобедренного сустава (рис. 20): расширяющаяся вверх (например, ножка Alloclassic фирмы Zimmer), прямая (с прямым наружным краем, например ножка VerSys или Spotorno фирмы Zimmer) и изогнутая (например, ножка Fitmore фирмы Zimmer или ножка Corail фирмы DePuy). Каждая из этих форм соответствует определенным вариантам формы канала бедренной кости, имеет свои плюсы и минусы, свои тонкости установки, и обсуждать эти особенности интересно, пожалуй, только профессионалам.

Три классические формы ножки эндопротеза тазобедренного сустава (слева направо): изогнутая, прямая и расширяющаяся.

Есть еще один важный параметр формы ножки: это поперечное сечение. В поперечном сечении ножка бывает круглой или четырехугольной. В последнее время наблюдается тенденция к сглаживанию углов четырехугольных ножек. Казалось бы, оптимальной будет ножка круглого сечения, ведь сам канал кости круглый. Однако не все так просто. Во-первых, канал бедренной кости изогнут. Во-вторых, из-за неодинаковой эластичности кости в верхней и в нижней ее части основная нагрузка при использовании ножки круглого сечения будет приходиться на нижнюю часть кости, а верхняя часть кости из-за недостаточной нагрузки будет постепенно рассасываться (врачи называют такой эффект стресс-шилдингом). Идеальная ножка эндопротеза тазобедренного сустава должна обеспечивать равномерный переход нагрузки на кость не только по окружности канала, но и в верхней и нижней части. Четырехугольные ножки и ножки со скругленными углами фиксируются в трех точках в изогнутом канале бедренной кости (см. левую часть рис. 25), а круглые ножки стремятся фиксироваться в нижней части кости, но при этом они равномернее распределяют нагрузку по окружности. В целом выделяют ножки проксимальной, дистальной и смешанной фиксации, и ножки, которая бы распределяла нагрузку равномерно, не существует. Каждый вариант имеет своих сторонников среди хирургов, и каждый лагерь по-своему прав.

Особый вариант формы ножки — коническая. Примером такой ножки является ножка Wagner фирмы Zimmer.

Коническая ножка Wagner фирмы Zimmer. Вид спереди, а также спереди и сверху. Коническая форма позволяет вращать ножку в канале и устанавливать ее под нужным углом. Это бывает необходимо при значительных деформациях канала бедренной кости, которые часто встречаются после предшествовавших операций (по поводу врожденных вывихов, дисплазий, переломов вертельной области).

Шеечно-диафизарный угол и офсет. Один из параметров ножки эндопротеза тазобедренного сустава — это шеечно-диафизарный угол: он образован соединением шейки и тела ножки эндопротеза и обычно равен 135°, хотя выпускаются и ножки с углом 125° или 145° (рис. 22). Другой важный параметр эндопротеза тазобедренного сустава — офсет; это горизонтальное расстояние между вершиной конуса ножки и продольной осью тела ножки (рис. 23). Величина офсета зависит от длины шейки эндопротеза.