XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

История развития эндопротезирования

Многие тысячелетия человечество страдает от проблем и болезней суставов. Артриты, артрозы, травмы, опухоли, возрастные и гормональные изменения и прочие неприятности становятся причиной разрушения костных и хрящевых тканей.

Большинство заболеваний опорно-двигательной системы неизлечимы, и консервативное лечение может либо убрать симптомы, такие как боль и спазмы, или немного притормозить дегенеративный процесс. Еще одна причина неизлечимости – ограниченная способность хрящевой ткани к регенерации.

Еще в 1890 году в немецкой столице, Темистоклес Глюк произвел переворот в лечении болезней суставов, впервые в истории применив протез для коленного сочленения из слоновой кости, дав начало истории развития эндопротезирования. Изобретательный немец для закрепления протеза в теле человека использовал хитрую смесь из гипса, канифоли и пемзовой пудры. Глюк установил собственноручно выточенные имплантаты трем подопытным пациентам, страдающим туберкулезом кости. Хоть «слоновьи» суставы и не прослужили долго, однако первый «кирпичик» в фундаменте обширного комплекса терапии сочленений под названием «эндопротезирование» был заложен.

Следующим «Колумбом» в области протезирования конечностей стал Смит-Петерсон, предложивший в 1917 году новаторскую идею о покрытии головки бедренной кости колпачком из виталиума. Однако, сплав дал осложнение в виде некроза головки, но положил начало развитию истории эндопротезирования этого соединения. Первой успешной инвазией по тотальной замене бедренного сочленения в 1938 году провел Вайлс. Имплантат полностью состоял из стали и крепился к костям при помощи шурупов. Способ удержания протеза на месте был выбран бесцементный - впервые в истории.

За Вайлсом последовали братья Жуде. Они опробовали гемипластику для замены бедренного сочленения. Однако низкая износостойкость заставила этот материал кануть в лету, дав старт новаторским идеям середины прошлого века. Более-менее долговечная операция по тотальному замещению тазобедренного соединения была проведена в 1951 году. Новый протез состоял из сплава хрома и кобальта, а чашка крепилась к тазу с помощью штифтов из металла. Вплоть до конца 60-х по разработкам французов с 1951 года использовались тотальные протезы из плексигласа, которые крепилась к костям бесцементным способом.

Создание основы основ — цементного способа

Наконец, в 1959 году сэр Джон Чанли спроектировал «прародителя» всех современных имплантатов, использовав полиэтилен для его создания, а также впервые применил метилметакрилат в качестве костного цемента, которым пользуются и по сей день. Чанли по праву считается отцом-основателем цементного эндопротезирования тазобедренных суставов и основателем его истории.

Ученый создал первую в своем роде лабораторию по исследованию биомеханики бедренного сочленения. Его труды считаются «Библией» для современного поколения разработчиков искусственных суставов. В своих трудах он описывал силу трения, механику ротации и другие особенности поведения соединения в человеческом теле.

Бесцементное крепление имплантатов

Бесцементное протезирование требует длительного периода восстановления после хирургии, так как искусственное соединение должно стать одним целым с костной тканью пациента.

В основе принципа установки лежит скрупулезный «подгон» кости под объемы ножки протеза. Существуют и такие модели, которые оснащены резьбой и ввинчиваются в костный канал, обеспечивая стабильную фиксацию. В случае с обтачиванием кости действует метод «press fit», который по своей технологии можно сравнить с механизмом защелкивания кнопки. Ножка протеза имеет небольшое расширение, которое, попадая в кость, «защелкивается», как кнопка на рубашке.

Эндопротезирование суставов

Протез - искусственное приспособление, способное заменить функцию определенного органа. Если протез располагается внутри человеческого тела, то он называется эндопротезом.

Эндопротезирование сустава - это операция по замене компонентов сустава имплантантами, которые имеют анатомическую форму здорового сустава и позволяют выполнять весь объём движений. После подобных операций пациент забывает о болях в суставах и возвращается к активной жизни. Проводятся операции по эндопротезированию крупных суставов (коленные, тазобедренные, плечевые, локтевые) и мелких (суставы пальцев).

Материалы, из которых изготовляют современные эндопротезы суставов, обладают высокой прочностью и хорошей приживаемостью в организме человека. Поэтому срок их службы составляет в среднем 15-20 лет, а во многих случаях больные пользуются ими до 30 лет. При износе эндопротеза его заменяют новым. Металлические эндопротезы изготовляют из различных нержавеющих стальных сплавов. Они фиксируются к кости с помощью специального цемента, представляющего собой акриловую смолу и сплавы кобальта, хрома.

Для изготовления скользящих компонентов эндопротезов, например, головки плечевой или бедренной кости, используют сплавы титана. А для изготовления поверхностей скольжения применяют сверхпрочный полиэтилен и алюмооксидную керамику. Эти материалы должны обладать хорошей износостойкостью, а также легко поддаваться обработке, для достижения хорошего сопряжения компонентов протеза. Производство протезов - сложный технологический процесс. Каждый протез проходит многоступенчатый контроль и имеет сертификацию.

Показания для эндопротезирования

Операция эндопротезирования применяется при различных заболеваниях и травмах суставного аппарата, которые привели к полной или практически полной потере двигательных функций.

К таким болезням суставов относятся:

Дегенеративно-дистрофические заболевания (все виды остеоартрозов и артритов):

Болезнь Бехтерева;

Асептический некроз головки бедренной кости;

Внутрисуставные переломы;

Ложные суставы;

Дисплазия суставов;

Перелом шейки бедра.

Неотложными показаниями к проведению операции являются переломы и опухоли. Эндопротезирование крупных суставов проводится значительно чаще, чем мелких.

Абсолютные противопоказания к операции:

- заболевания сердечно-сосудистой, бронхиально-легочной системы в стадии декомпенсации;

- наличие очага гнойной инфекции (тонзиллиты, кариозные зубы, хронические гаймориты и отиты, гнойничковые заболевания кожи);

- психические или нейромышечные расстройства;

- активная или латентная инфекция в области сустава давностью менее 3-х месяцев;

- незрелость скелета;

- невозможность передвижения;

- полиаллергия;

- отсутствие костномозгового канала бедренной кости;

- острые заболевания сосудов нижних конечностей (тромбофлебит, тромбоэмболия).

Относительные противопоказания:

- онкологические заболевания;

- хронические соматическме заболевания;

- печеночная недостаточность;

- гормональная остеопатия;

- ожирение 3 степени.

Операция эндопротезирования бывает:

полной (тотальной);

неполной (частичной).

При частичном эндопротезировании производят замену только изношенных частей сустава, например, головки кости или суставной впадины. Поэтому такую операцию еще называют однополюсным эндопротезированием.

В отличие от однополюсного протезирования, при тотальном протезировании производят замену всего сустава на эндопротез. Перед операцией больному проводится тщательное обследование, во время которого определяются показания и противопоказания к проведению хирургического вмешательства, а также производят тщательный подбор необходимого протеза. Чаще всего операции по эндопротезированию суставов проходят без серьезных осложнений и позволяют практически во всех случаях добиться восстановления двигательной активности пациента, а также избавить его от многолетней боли.

Реэндопротезирование суставов — это повторная операция, которая может быть выполнена по нескольким причинам:

изнашивание протеза — через 15-30 лет;

ошибки при постановке протеза и его несостоятельность;

плохая приживаемость протеза.

Повторные операции проводят нечасто.

Среди ортопедов бытует такое выражение, что эндопротезирование сустава тождественно внутренней ампутации этого сустава. И это в некотором смысле правомерно. Ведь при эндопротезировании удаляется достаточно много собственной костной ткани, которая не восстанавливается.

Виды эндопротезов

Надежность и долговечность имплантата зависит от материалов, из которых он изготовлен.

Существуют следующие виды имлантатов.

Металл + металл. Это означает, что головка и впадина будут металлическими. Полностью металлические эндопротезы устанавливаются мужчинам, ведущим активный образ жизни. Женщинам, планирующим родить ребенка, не рекомендуется такое протезирование, так как ионы металла могут навредить малышу. Токсичность продуктов трения сделала эти модели запрещенными в некоторых странах мира;

Металл + пластик. Недорогие по стоимости имплантаты имеют существенный недостаток – быстрое истирание компонентов. Однако токсичность их умеренна, и в России чаще используются именно они;

Керамика + керамика — очень качественные, нетоксичные, гипоаллергенные изделия обладают одним недостатком – высокой стоимостью. Благодаря особой структуре именно эти модели обеспечивают самое надежное сращение при установке бесцементным методом.

Керамика + пластик. Самые недолговечные из всех моделей. На них нельзя давать даже умеренные нагрузки. Если они и применяются, то только для установки пациентам «в годах», не отличающимся активностью движений. Срок службы подобного «гибрида» составляет всего 6-7 лет.

Осложнения после эндопротезирования

К возможным осложнениям после замены сустава относятся:

1. Инфекционный процесс (параэндопротезная инфекция)

2. Вывих эндопротеза

3.Перелом эндопротеза

4.Нестабильность компонентов эндопротеза (асептическая нестабильность, расшатывание эндопротеза)

5.Разрушение вкладыша эндопротеза

6.Протрузия вертлужной впадины

7.Изменение длины оперированной конечности

8.Контрактура протезированного сустава (ограничение движений)

9.Послеоперационный неврит (тракционная нейропатия)

10.Тромбоз глубоких вен конечности

11.Тромбоэмболия лёгочной артерии

5.1.Инфекционный процесс (параэндопротезная инфекция)

Инфекция в области эндопротеза (нагноение) - тяжёлое осложнение.

Его лечение является сложным, длительным и дорогостоящим. Риск развития параэндопротезного инфекционного процесса особенно повышен у пациентов с такими сопутствующими заболеванием, как ревматоидный артрит, которые принимают гормональные препараты.

Инфекционные осложнения проявляются болью, отеком, покраснением в месте развития инфекции, резким нарушением опорной и двигательной функции конечности. Развивается септическая нестабильность эндопротеза. Когда гнойный процесс переходит в хроническую фазу, формируется свищ, из которого постоянно или периодически выделяется гной.

Консервативное лечение при этом является практически неэффективным. Формируется хронический постоперационный остеомиелит (гнойное воспаление кости в области эндопротеза). В большинстве таких случаев приходится делать повторную операцию - удаление эндопротеза. После этого вместо ожидаемого появления нового сустава у человека в этой области не остаётся даже сустава больного, лишь "пустое место", да ещё и хронический гнойный очаг. Резко страдает опорная и двигательная функция конечности, конечность укорачивается. В результате пациент остаётся тяжёлым инвалидом.

Как видно на приведенной рентгенограмме, после удаления эндопротеза остаётся "пустое место" в области бывшего тазобедренного сустава.

Зелёным цветом на компонентах удалённого эндопротеза окрасились места контакта с гноем.

В последнее время более успешно бороться с парапротезной инфекцией стало возможным благодаря использованию так называемых артикулирующих спейсеров (спейсеров суставов). Это временные эндопротезы, изготовленные из костного цемента (полиметилметакрилата) с добавлением антибиотиков. Установка спейсера с последующим его удалением и заменой на полноценный эндопротез потребует ещё минимум 2 обширные операции на суставе. При повторных попытках протезировать сустав, даже спустя годы после затихания гнойно-воспалительного процесса, возможен рецидив.

5.2.Вывих эндопротеза

Т.к. искусственный сустав не является полноценной заменой суставу настоящему, то его функциональные возможности, соответственно, ниже. При некоторых неосторожных движениях в суставе может произойти вывих эндопротеза. Как и при вывихах в натуральных суставах, считается, что вывихивается дистальный компонент протеза по отношению к проксимальному (например, в тазобедренном эндопротезе вывихивается головка эндопротеза).

Поэтому после операции эндопротезирования тазобедренного сустава строго не рекомендуют сгибать ногу в тазобедренном суставе более чем на 90°, а также ротировать ногу вовнутрь. Вывих может также произойти при падении.

При произошедшем вывихе, его вправляют под наркозом. После этого ногу иммобилизируют. По окончании острого периода всегда сохраняется риск повторных вывихов. Если закрытым путём не удаётся вправить вывих, делают операцию открытого вправления вывиха.

5.3.Перелом эндопротеза

Может ломаться ножка либо шейка эндопротеза. Это обусловлено т.н. "усталостью" металла, развивающейся вследствие постоянных нагрузок на металлоконструкцию. Даже протезы из самых прочных сплавов не застрахованы от подобных осложнений.

5.4.Нестабильность компонентов эндопротеза (асептическая нестабильность, расшатывание эндопротеза)

При стоянии или ходьбе на эндопротез ложится большая нагрузка, в соединении между костью и эндопротезом происходят микродвижения. Вследствие этого эндопротез расшатывается. Может расшататься как ножка (бедренный компонент), так и чашка (вертлужный компонент) протеза. Ножка эндопротеза может разрушить стенку кости, в которой расположена - возникает перипротезный (парапротезный) перелом.

При развившейся нестабильности эндопротеза требуется повторная операция - ревизионное эндопротезирование.

При перипротезном переломе потребуется операция остеосинтеза с последующим длительным ограничением физической активности.

5.5.Разрушение вкладыша эндопротеза

Полимерный вкладыш, который расположен между металлическими частями эндопротеза, снижает их трение друг о друга при движениях. Он может стираться, трескаться, вывихиваться.

Это ведёт к децентрации головки эндопротеза (на представленной рентгенограмме видно смещение головки эндопротеза от центра) и нарушению функции конечности.

При таком осложнении требуется повторное оперативное вмешательство с целью замены вкладыша.

5.6.Протрузия вертлужной впадины

Это внедрение бедренного компонента протеза (головки) в вертлужную впадину с прободением её стенки и выходом в полость малого таза.

Такое осложнение резко нарушает функцию сустава (делает её фактически невозможной), а также чревато повреждением органов малого таза.

5.7.Изменение длины оперированной конечности

Может наблюдаться как укорочение, так и удлинение оперированной конечновти.

Подобное осложнение может возникать при неправильной установке эндопротеза. В таком случае может потребоваться новая операция.

Также такое осложнение может быть обусловлено ослаблением околосуставных мышц. В этом случае необходимо укрепление этих мышц физическими упражнениями.

5.8.Контрактура протезированного сустава (ограничение движений)

Возникает при оссификации (окостенении) околосуставных мягких тканей.

В этом случае сохраняется опорная функция конечности, но резко ограничивается объём движений в протезированном суставе.

5.9.Послеоперационный неврит(тракционная нейропатия)

Это воспаление нервов, проходящих вблизи сустава вследствие травматизации (перерастяжения или сдавления) их во время операции.

5.10.Тромбоз глубоких вен конечности

После операции в оперированной конечности могут образовываться тромбы в венах, вследствие уменьшения движений (т.к. при низкой физической активности плохо работает мышечно-венозная «помпа» - насос, помогающий движению крови в венах нижних конечностей). При этом в венах происходит застой крови, кровь становится гуще, в результате образуются тромбы.

Поэтому, рекомендована ранняя активация больного, а также профилактический прием противосвёртывающих средств (антикоагулянтов). В результате венозного тромбоза может развиться наиболее грозное осложнение – тромбоэмболия лёгочной артерии.

5.11.Тромбоэмболия лёгочной артерии

Смертельное осложнение, к счастью, редкое (до 0.05%). Причина его кроется в том, что после эндопротезирования у больных резко повышается способность к образованию тромбов. Если такой тромб отрывается от стенки кровеносного сосуда и с током крови попадает в легкие, нарушается процесс поступления кислорода в организм, и пациент погибает. Всем больным после эндопротезирования вводят антикоагулянты, "разжижающие" кровь и резко уменьшающие риск такого осложнения.

Реабилитация

Реабилитация после эндопротезирования суставов является обязательным компонентом лечения. Чтобы протез полноценно выполнял свои функции, конечность нужно разрабатывать. Минимальные нагрузки на замененный сустав разрешаются уже на третий день после его установки.

Врач - реабилитолог обучает пациента массажу и лечебной гимнастике. Пока человек находится в стационаре, он выполняет упражнения совместно с инструктором. После выписки ему нужно заниматься гимнастикой дома на протяжении нескольких месяцев.

Ограничений привычного образа жизни после протезирования обычно не требуется. Человек может заниматься профессиональной деятельностью, спортом.

Сочетаются ли сауна и протез сустава? Ходить в баню и сауну разрешается не ранее, чем через полгода после операции. Современные материалы, из которых изготавливаются протезы, достаточно устойчивы к перегреванию. Но все равно рекомендуется сократить время пребывания в сауне.

Литература

Ауди К., Безгодков Ю.А., Дмитревич Г.Д., Марков М.В. Применение биомеханической сапр в практике обучения Современное образование: содержание, технологии, качество. 2011. Т. 2. С. 222-223.

Безгодков Ю.А., Плоткин Г.Л. Стабильность эндопротезов тазобедренного сустава у лиц с выраженными проявлениями остеохондроза и некоторых других патологических состояний позвоночника В сборнике: Остеохондрозы и пограничные состояния. Сборник научных трудов. Санкт-Петербург, 1993. С. 45-48.

Безгодков Ю.А. Критерии стабильности бедренного компонента эндопротеза тазобедренного сустава Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук / Самарский государственный медицинский университет. Самара, 1995. 18 с.

Безгодков Ю.А. Оптимизация эндопротезирования тазобедренного сустава на основании медико-технической оценки различных видов эндопротезов Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук / Российский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Р.Р. Вредена. Санкт-Петербург, 2000. 32 с.

Безгодков Ю.А., Романчишен А.Ф., Воронцова Т.Н. Общие вопросы травматологии и ортопедии Учебно-методическое пособие для студентов и врачей / Санкт-Петербург, 2002. 81 с.

Безгодков Ю.А., Воронцова Т.Н., Ауди К. Различные методы объективной оценки состояния пациентов, перенесших эндопротезирование тазобедренного сустава Профилактическая и клиническая медицина. 2011. № 2-2 (39). С. 93-103.

Безгодков Ю.А., Воронцова Т.Н., Ауди К. Использование биомеханических методов в системе комплексной оценки состояния пациентов после эндопротезирования тазобедренного сустава Ученые записки СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова. 2011. Т. 18. № 3. С. 5-14.

Безгодков Ю.А., Корнилов Н.Н., Петухов А.И., Куляба Т.А., Селин А.В., Муранчик Ю.И., Кроитору И.И., Игнатенко В.Л., Сараев А.В. Биомеханические показатели стояния и походки больных после тотального эндопротезирования коленного сустава с использованием компьютерной навигации Травматология и ортопедия России. 2011. № 4 (62). С. 11-17.

Безгодков Ю.А., Дмитревич Г.Д., Марков М.В., Аболин А.Б., Нгуен Н.М. Современный подход к биомеханической оценке эффективности применения эндопротезов Ученые записки СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова. 2012. Т. 19. № 4. С. 68-72.

Безгодков Ю.А., Камель А., Воронцова Т.Н., Кудяшев А.Л. Применение биомеханических методов в комплексной оценке и мониторинге состояния пациентов после эндопротезирования тазобедренного сустава Санкт-Петербург, 2012. 88 с.

Богопольская А.С., Воронцова Т.Н., Вебер Е.В., Безгодков Ю.А. Современное состояние проблемы лечения пострадавших с переломами в области проксимального отдела бедренной кости Современные проблемы науки и образования. 2017. № 2. С. 17.

Вебер Е.В., Воронцова Т.Н., Богопольская А.С., Безгодков Ю.А. Маршрутизация взрослых пациентов с патологией тазобедренного и коленного суставов Современные проблемы науки и образования. 2017. № 2. С. 94.

Воронцова Т.Н., Богопольская А.С., Вебер Е.В., Безгодков Ю.А. Качество жизни пациентов с переломами проксимального отдела бедренной кости Современные проблемы науки и образования. 2018. № 6. С. 80.

Корнилов Н.В., Кикачеишвили Т.Т., Безгодков Ю. А., Соболев И.П. Система документации и оценки результатов эндопротезирования тазобедренного сустава Пособие для врачей / Санкт-Петербург, 1997. 16 с.

Кикачеишвили Т.Т., Безгодков Ю.А., Соболев И.П. Система документации в международном обществе травматологов и ортопедов Травматология и ортопедия России. 1998. № 1. С. 79-81.

Мовшович И. А. Оперативная ортопедия: Руководство для врачей—2-е издание. М.,1994.

Неверов В.А., Безгодков Ю.А., Шильников В.А., Треиль С.Р. Биомеханические характеристики тазобедренного сустава при его эндопротезировании Вестник хирургии им. И.И. Грекова. 1995. Т. 154. № 4-6. С. 38-42.

Соболев И.Л., Безгодков Ю.А. Эндопротезирование тазобедренного сустава при дефектах вертлужной впадины В книге: Заболевания и повреждения опорно-двигательного аппарата у взрослых. Тезисы докладов V областной научно-практической конференции травматологов-ортопедов и хирургов Ленинградской области. 1999. С. 65-66.

Соболев И.П., Кикачеишвили Т.Т., Безгодков Ю.А. Способ эндопротезирования тазобедренного сустава Патент на изобретение RU 2135110 C1, 27.08.1999. Заявка № 96110428/14 от 29.05.1996.

Физическая реабилитация. Учебник для студентов высших учебных заведений. Под ред. С Н Попова. "Феникс" Ростов-на-Дону, 2005,с. 604;

Шапошников Ю.Г. (ред.) Травматология и ортопедия. Руководство для врачей. т3, 1997;

Bezgodkov Yu.A., Plotkin G.L., Rak A.V., Grigorian F.S. Hip arthroplasty after limbs amputations Вкниге: 4th Congress of The European Federation of National Associations of Orthopaedics and Traumatology. Abstracts of Posters . 1999. С. 89.

Код для цитирования: Скопировать