Размещено на http://www.allbest.ru/

Державна установа

«Інститут патології хребта та суглобів імені професора М.І. Ситенка Академії медичних наук України»

УДК 616.728.2-089.843:616.718.16+616.718.4]-007.24(477)

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора медичних наук

Ендопротезування кульшового суглоба при деформаціях та дефектах проксимального відділу стегнової кістки і кульшової западини

14.01.21 - травматологія та ортопедія

Олійник Олександр Євгенович

Харків - 2011

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Дніпропетровській державній медичній академії МОЗ України.

Науковий консультант: доктор медичних наук професор Лоскутов Олександр Євгенович Дніпропетровська державна медична академія МОЗ України, завідувач кафедри травматології та ортопедії

Офіційні опоненти:

доктор медичних наук Танькут Володимир Олексійович Державна установа "Інститут патології хребта та суглобів імені професора М.І.Ситенка Академії медичних наук України", головний науковий співробітник відділу патології суглобів

доктор медичних наук професор Герасименко Сергій Іванович Державна установа "Інститут травматології та ортопедії Академії медичних наук України", заступник директора з науково-лікувальної роботи, завідувач відділу захворювань суглобів у дорослих

доктор медичних наук професор Климовицький Володимир Гарійович Донецький національний медичний університет ім. М.Горького МОЗ України, директор Науково-дослідного інституту травматології та ортопедії, завідувач кафедри травматології, ортопедії та хірургії екстремальних ситуацій

Захист відбудеться "30" березня 2011 р. об 11.30 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.607.01 Державної установи "Інститут патології хребта та суглобів імені професора М.І.Ситенка Академії медичних наук України" (61024, м. Харків, вул. Пушкінська, 80).

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Державної установи "Інститут патології хребта та суглобів імені професора М.І. Ситенка Академії медичних наук України" (61024, м. Харків, вул. Пушкінська, 80).

Автореферат розісланий " 25 " лютого 2011 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради заслужений діяч науки і техніки України доктор медичних наук професор В.О. Радченкo

Загальна характеристика роботи

Актуальність проблеми. Щорічно у світі виконується більше 1 млн. тотальних заміщень кульшового суглоба (В.В.Кузьменко, 1991; Г.В.Гайко, 2003; В.О.Танькут, 2008; О.А.Бур'янов, 2009). Така кількість імплантацій призвела до того, що з середини 90-х років минулого століття ендопротезування кульшового суглоба виявилося другим після холецистектомії за числом операцій серед об'ємних хірургічних втручань (P.Nicholas, 1994). Розповсюдженість цього виду операцій зумовлена, з одного боку, великою кількістю пацієнтів із захворюваннями та наслідками травм кульшового суглоба, що призводять до інвалідизації пацієнтів (И.А.Мовшович, 1994; В.А.Филиппенко, 2008; С.И.Герасименко, 2008; Н.А.Корж, 2009; E.Cabanela, 2004), а з іншого - високою ефективністю цього виду втручання, яке дозволяє в порівняно короткі терміни відновити функцію суглоба та позбавити пацієнта від болю (А.А. Корж, В.О.Танькут, 1995, 2000; А.Е.Лоскутов, 2002). Про актуальність цього напрямку в ортопедії свідчить великий обсяг наукової літератури як у вітчизняних, так і в іноземних виданнях.

Для реалізації хірургічного втручання у випадках, коли форма суглобових кінців, які утворюють кульшовий суглоб, не зазнала значних змін у результаті дегенеративно-дистрофічного ураження або травми, виключну ефективність показали методи індустріального ендопротезування із застосуванням стандартних (серійних) конструкцій ендопротезів, кількість яких є достатньо великою. Розмаїтість конструкцій дозволяє в теперішній час підібрати оптимальний імплантат, що робить операцію максимально індивідуалізованою. З іншого боку, велика кількість конструкцій створює певні труднощі, які пов'язані з вибором імплантата. Для вирішення проблеми вибору є необхідною чітка клініко-біомеханічна класифікація існуючих конструкцій ендопротезів. На сьогодні така класифікація відсутня, що ускладнює проблему вибору не тільки для молодих ортопедів, але і для досвідчених спеціалістів. Таким чином, одним з найбільш важливих завдань є проведення систематизації існуючих конструкцій ендопротезів кульшового суглоба, а також розробка на підставі цієї систематизації алгоритму вибору раціонального надійного імплантата.

Слід зазначити, що у 6% - 10% випадків патологія кульшового суглоба призводить до значних змін форми суглобових кінців кісток, яка виявляється у вигляді деформацій і дефектів (В.К.Николенко, 2003, 2004; M.Shigematsu, 2007). У процесі операції у цих хворих є потреба у відновленні фізіологічного взаємовідношення суглобових кінців кісток. Очевидно, що в цьому випадку доцільно застосовувати імплантати, які сконструйовано на принципах нормальної анатомії кульшового суглоба. Водночас, традиційні підходи до техніки виконання втручання з використанням стандартних конструкцій ендопротезів є неприйнятними в умовах значного змінення форми суглоба і створюють певні труднощі у процесі планування, вибору конструкції ендопротеза й проведення ендопротезування. У таких ситуаціях, з одного боку, необхідно виконувати спеціальні маніпуляції на кісткових структурах, з іншого боку, конструкція стандартного ендопротеза кульшового суглоба повинна забезпечувати можливість імплантації як у звичайному випадку, так і у випадку значних дефектів і деформацій суглобових кінців кісток (стан після коригуючої остеотомії проксимального метаепіфіза стегнової кістки; ускладнення, які виникли в результаті хірургічного втручання з приводу перелому проксимального метаепіфіза стегнової кістки; ускладнення, які виникли після переломів кульшової западини; дегенеративно-дистрофічні захворювання кульшового суглоба, які супроводжуються істотною зміною суглобних кінців кісток (диспластичний коксартроз, ревматоїдний артрит)).

У цьому випадку методи передопераційного планування, вибір типу конструкції ендопротеза, а також техніки виконання хірургічного втручання значно відрізняються від традиційних, що дозволяє розглядати подібні операції як складне (В.К. Николенко, 2003, 2004; В.Г.Климовицький, 2006; P.E.Ochsner, 2003; M.Shigematsu, 2007), нестандартне або атипове ендопротезування. Клінічний результат зазначених видів ендопротезування визначається можливостями застосованої конструкції імплантата, технікою виконання операції та особливостями відновлювального лікування.

На відміну від стандартного первинного ендопротезування техніка операції в умовах деформацій і дефектів проксимального метаепіфіза стегнової кістки та кульшової западини пов'язана з об'ємними втручаннями на м'яких тканинах і кісткових структурах. У зв'язку з цим програма відновлювального лікування має бути спрямована на значне позитивне змінення клінічних проявів ураження кульшового суглоба в післяопераційному періоді. Відновлюване лікування після ендопротезування базується на основних принципах реабілітації: ранній початок, наступність і безперервність (С.А.Лытаев, 2001). Відсутність методичних рекомендацій з проблеми реабілітації хворих після ендопротезування кульшового суглоба в умовах деформацій та дефектів проксимального відділу стегнової кістки і кульшової западини дозволяє визначити завдання, яке пов'язано з розробкою принципів і методик післяопераційної реабілітації цієї категорії пацієнтів.

Для України проблема ендопротезування при деформаціях та дефектах проксимального відділу стегнової кістки і кульшової западини є особливо важливою й актуальною через велику кількість хворих з тяжкими, задавненими випадками ураження кульшового суглоба. Такий стан є наслідком недосяжності ендопротезування для більшої частини населення, що потребує цієї допомоги, як донедавна, так і на сьогодні. Недосяжність ендопротезування зумовила широке розповсюдження органозберігаючих операцій, у результаті чого сформувалася велика група пацієнтів з деформаціями й дефектами проксимального відділу стегнової кістки та кульшової западини, що потребують подальшого ендопротезування.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана згідно з планом науково-дослідних робіт кафедри травматології та ортопедії Дніпропетровської державної медичної академії МОЗ України ("Розробка нових методів діагностики та лікування для медичної реабілітації хворих з пошкодженнями та захворюваннями опорно-рухового апарату", шифр теми IN.02.04., держреєстрація № 0103U002380. Автором вивчено особливості ендопротезування кульшового суглобу при деформаціях та дефектах стегнової кістки та кульшової западини. "Розробка вітчизняних технологій лікування ортопедичних захворювань и травм опорно-рухового апарату", шифр теми IN.01.09, держреєстрація № 0108U011282. Автором запропоновано методики ендопротезування кульшового суглобу при деформаціях та дефектах стегнової кістки та кульшової западини. Згідно з договором про наукову співпрацю з Придніпровською державною академією будівництва та архітектури Міністерства освіти та науки України, котрий передбачав сумісне виконання програми у рамках направлення Міністерства освіти та науки України "Критичні технології" за темою: "Розробка нових конструкцій ендопротезів суглобів людини", держреєстрація № 0103U007379, автором розроблені та надані дані біомеханічного обґрунтування нових конструкцій ендопротезів кульшового суглобу).

Мета роботи - розробити нову комплексну систему ендопротезування кульшового суглоба на підставі клініко-біомеханічних досліджень і вдосконалення існуючих технологій ендопротезування, яка забезпечує ефективне лікування хворих з дефектами та деформаціями проксимального відділу стегнової кістки і кульшової западини.

Завдання дослідження:

1. Розробити клініко-біомеханічний алгоритм вибору раціонального ендопротеза кульшового суглоба.

2. Виконати біомеханічне обґрунтування конструкції ендопротеза кульшового суглоба «ОРТЭН».

3. Визначити критерії складного та нестандартного ендопротезування кульшового суглоба у випадку дефектів і деформацій проксимального відділу стегнової кістки і кульшової западини.

4. Розробити і обґрунтувати методики ендопротезування при деформаціях та дефектах проксимального метаепіфіза стегнової кістки.

5. Розробити та обґрунтувати методики ендопротезування при деформаціях та дефектах кульшової западини.

6. Розробити принципи і методики післяопераційної реабілітації пацієнтів з дефектами та деформаціями проксимального відділу стегнової кістки і кульшової западини.

7. Провести аналіз результатів ендопротезування кульшового суглоба при дефектах та деформаціях проксимального відділу стегнової кістки і кульшової западини.

Об'єкт дослідження - тотальне ендопротезування кульшового суглоба при деформаціях та дефектах проксимального метаепіфіза стегнової кістки та кульшової западини.

Предмет дослідження: конструкції ендопротезів кульшового суглоба, зміни анатомічної форми проксимального відділу стегнової кістки і кульшової западини, методики тотального ендопротезування кульшового суглоба, динаміка клініко-функціонального стану кульшового суглоба після тотального ендопротезування кульшового суглоба, методи передопераційного планування та реабілітації хворих.

Методи дослідження. У роботі використано клінічний, рентгенологічний, рентгеноантропометричний, біомеханічний і статистичний методи дослідження. За результатами клінічного обстеження визначали характер і стадію дегенеративно-дистрофічного ураження кульшового суглоба, ступінь функціональних порушень, довжину кінцівки, амплітуду рухів, оцінювали результати проведеного хірургічного лікування. Рентгенографічний і рентгеноантропометричний методи використано для визначення ступеня відхилення основних анатомічних констант при патологічних станах, які вивчалися. Біомеханічний метод було застосовано для моделювання імплантації, аналітичного розрахунку та обґрунтування конструкції ендопротеза, а також для дослідження статичної та динамічної функції нижніх кінцівок. Статистичний - для узагальнення та оцінки вірогідності одержаних результатів.

Наукова новизна одержаних результатів. Виявлено, на підставі проведених рентгеноантропометричних досліджень стегнової кістки, великий розкид розмірів кістковомозкового каналу, який свідчить про необхідність призначення ряду з 5 типорозмірів поперечного перерізу ніжки ендопротеза. Водночас виявлено, що у 85 % випадків запропонована товщина ніжки ендопротеза «ОРТЭН» є відповідною до розмірів каналу та антекурвації стегнової кістки.

Виявлено нове явище спрямованого формування трабекулярної структури навколо чашки ендопротеза «ОРТЭН» у вигляді дворівневої системи фіксації імплантата, що названа «конус у сфері», та забезпечує надійність і тривалість кріплення компонента.

Подано клініко-біомеханічне обґрунтування ефективності нового вітчизняного стандартного ендопротеза кульшового суглоба в умовах дефектів і деформацій проксимального відділу стегнової кістки і кульшової западини, суть якого полягає в багаторівневому принципі фіксації компонентів. Для стегнового компонента, поряд з упиранням «комірця» на обпил, здійснюється двоплощинне заклинювання по всій довжині поверхні ніжки; для ацетабулярного компонента - первинна стабільність забезпечується особливостями різьбових елементів конструкції.

Уперше на підставі комплексного клініко-рентгенантропометричного аналізу визначено критерії оцінки стану кульшового суглоба, які дозволяють систематизувати дефекти і деформації проксимального відділу стегнової кістки і кульшової западини. Надано обґрунтування поняттям складного та нестандартного ендопротезування кульшового суглоба.

Уперше виявлено, що критерієм ступеня деформацій і дефектів проксимального відділу стегнової кістки є величина кута між віссю проксимального відділу і віссю діафіза, а також відсутність спонгіозної кісткової тканини в проксимальному відділі стегнової кістки. Критерієм ступеня дефектів і деформацій кульшової западини є геометричні показники відмінності форми кульшової западини від півсфери.

Уперше надано клінічне підтвердження біомеханічного обґрунтування ефективного використання стегнового компонента стандартного ендопротеза «ОРТЭН» як інтрамедулярного фіксуючого пристрою.

Уперше у випадку диспластичного коксартрозу виявлено достовірний зв'язок між стадією захворювання і товщиною дна кульшової западини, який показує, що динаміка анатомічних відхилень характеризується збільшенням товщини дна кульшової западини в разі I-III ст. захворювання.

Практичне значення отриманих результатів. Проведена систематизація конструкцій ендопротезів і розроблений алгоритм їх вибору дозволяють оцінити доступні моделі ендопротезів кульшового суглоба і отримати стандарти їхнього застосування для кожної нозологічної групи.

Розроблено нові конструкції вітчизняних тотальних ендопротезів кульшового суглоба (патенти України № 36896 А і № 36897 А), які, поряд з рутинним ендопротезуванням, дозволяють виконувати втручання у випадку дефектів та деформацій проксимального відділу стегнової кістки і кульшової западини.

Запропоновано і впроваджено методики ендопротезування кульшового суглоба у випадку деформації проксимального відділу стегнової кістки (патент України № 61588А) і диспластичних дефектів кульшової западини (патент України № 50644).

Розроблено і впроваджено методики передопераційного планування та хірургічного втручання, що дозволяють поліпшити техніку виконання ендопротезування при дефектах та деформаціях проксимального відділу стегнової кістки і кульшової западини.

Розроблено та впроваджено програми реабілітації пацієнтів після тотального ендопротезування кульшового суглоба у випадку дефектів і деформацій проксимального відділу стегнової кістки і кульшової западини, згідно з якими, з використанням динамічних показників статометрії в поєднанні з візуально-аналоговою шкалою болю, індивідуалізується процес відновлення функції суглоба і проводиться оперативний вплив на корекцію функціональних і статичних вправ.

Результати дисертаційної роботи впроваджено в практику комунальних закладів Дніпропетровської, Запорізької, Харківської обласних лікарень і комунального закладу Севастопольської міської лікарні № 9. Матеріали роботи використовуються в навчальному процесі на кафедрах травматології та ортопедії Дніпропетровської державної медичної академії, Харківського державного медичного університету, Вінницького національного медичного університету ім. М. І. Пирогова та Запорізького державного медичного університету.

Особистий внесок здобувача. Автор самостійно виконав аналіз стану проблеми на підставі інформаційно-патентного пошуку і даних літератури. Самостійно виконав рентгеноантропометричний аналіз 507 рентгенограм здорових кульшових суглобів для обґрунтування конструкції ендопротеза кульшового суглоба. Провів аналіз клініко-рентгеноантропометричних даних обстеження 239 пацієнтів з дефектами та деформаціями проксимального відділу стегнової кістки і кульшової западини, яким виконано тотальне ендопротезування кульшового суглоба. Самостійно виконав рентгено-антропометричний аналіз рентгенограм кульшових суглобів і обґрунтував критерії оцінки стану кульшового суглоба, які дозволяють систематизувати дефекти та деформації проксимального відділу стегнової кістки і кульшової западини.

Біомеханічні дослідження, пов'язані з обґрунтуванням конструкції ендопротезів і способів їх фіксації в кістці, проведено на базі кафедри будівельної механіки й опору матеріалів Придніпровської державної академії будівництва та архітектури за консультативною допомогою завідувача кафедри д. тех. н., проф. В.Л.Красовського.

Разом з науковим консультантом, д. мед. н., проф. О. Є. Лоскутовим обґрунтував і розробив техніку та методику виконання хірургічних втручань, а також впровадив їх у клінічну практику. Автором особисто виконані 118 операцій ендопротезування кульшового суглоба в досліджуваній групі. Розробив систему післяопераційної реабілітації пацієнтів після ендопротезування кульшового суглоба у випадку дефектів і деформацій проксимального відділу стегнової кістки й кульшової западини. Самостійно зібрав дані і проаналізував результати обстеження пацієнтів на всіх етапах дослідження. Участь співавторів відбито у відповідних спільних публікаціях.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації оприлюднено на XIII-XV з'їздах ортопедів травматологів України (Донецьк,2001; Одеса,2006, Дніпропетровськ, 2010), VIII, IX, XII, XIII Українсько-Польських конференціях «Theoretical Foundations of Civil Engineering» (Warsaw, 2000, 2002, 2004, 2005); конференціях «Малоінвазивна хірургія в травматології та ортопедії» НМАПО ім. П.Л.Шупика (Київ, 2005, 2006); «Сучасні проблеми медико-соціальної експертизи і реабілітації» (Дніпропетровськ, 2000, 2008); «Запальні ураження суглобів у дітей і підлітків» ХНУ ім. В.Н.Каразіна (Харків, 2002, 2009); науково-практичній конференції з міжнародною участю, присвяченій 75-річчю Українського державного науково-дослідного інституту медико-соціальних проблем інвалідності, (Дніпропетровськ, 2001); «Актуальні проблеми медицини» (Дніпропетровськ, 2001); «Тотальне і ревізійне ендопротезування великих суглобів» ЛДМУ ім. Данила Галицького (Львів, 2003); «Реконтруктивно-відновна хірургія в травматології та ортопедії» НМУ ім. О.О.Богомольця (Київ, 2004); ХІ Конгрес світової федерації українських лікарських товариств (Полтава, 2006); «Актуальні аспекти неспецифічних запальних захворювань суглобів» ННЦ ім. М.Д. Стражеска (Хмельницьк, 2007); «Актуальні проблеми ендопротезування» ОКЛ ім. М.І. Пирогова (Вінниця, 2008); III Всеукраїнській науково-практичній конференції (Київ, 2008); науково-практичній конференції, присвяченій 75-річчю з дня народження проф. М.І. Хвисюка «Ортопедія і травматологія: проблеми якості» (Харків, 2009); конференції, присвяченій 80-річчю кафедрі травматології та ортопедії Дніпропетровської державної медичної академії «Сучасні технології ендопротезування колінного та кульшового суглобів» (Дніпропетровськ, 2009); 11-th EFFORT Congress 2010 (Madrid, 2010); засіданнях Дніпропетровської обласної асоціації ортопедів-травматологів (2001-2010 рр.).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 48 наукових праць, у тому числі: 1 монографія, 3 методичні рекомендації, 25 статей у наукових фахових виданнях, 4 деклараційних патенти України, 15 робіт в матеріалах з'їздів та конференцій.

Обсяг і структура дисертації. Дисертація викладена на 429 сторінках машинописного тексту. Дисертація містить вступ, 7 розділів власних досліджень, висновки, додатки. Робота ілюстрована 226 рисунками, містить 28 таблиць. Список літератури складається з 342 джерел.

Основний зміст роботи

Клініко-біомеханічний алгоритм вибору раціонального ендопротеза кульшового суглоба. Для рішення завдання вибору ендопротеза нами запропонована клініко-біомеханічна систематизація існуючих конструкцій ендопротезів на ґрунті біомеханічних критеріїв, а також розроблений алгоритм вибору ендопротезів. Запропонована систематизація може бути використана в процесі рішення завдань, які стоять перед ортопедом. На її підставі можна прогнозувати поведінку ендопротеза та обґрунтовувати основні лікувальні рекомендації як на найближчий, так і на віддалений післяопераційний період. Також цей підхід дозволяє систематизувати доступні конструкції ендопротезів в окремо розглянутому регіоні та на його підставі розробляти стандарти застосування ендопротезів для кожної нозологічної групи. Запропонована систематизація дозволяє аналізувати конструктивні елементи існуючих ендопротезів кульшового суглоба й розробляти нові конструкцій імплантатів.

Біомеханічне обґрунтування конструкції ендопротеза кульшового суглоба «ОРТЭН». Для виконання хірургічних втручань у хворих з дефектами та деформаціями проксимального відділу стегнової кістки і кульшової западини використовували систему ендопротезів «ОРТЭН» для первинного безцементного ендопротезування, яка заснована на принципах модульності та функціональності (патенти України № 36896 А, № 36897 А «Ендопротез кульшового суглоба»). Конструкція представлена в такому виконанні стегнового і ацетабулярного компонентів (рис. 1).

Стегновий компонент складається з двох елементів: ніжки та кулькової голівки діаметром 28 мм. (рис. 1 а). Ніжка (рис. 1 в) складається з трьох відділів: шийки, на якій кріпиться голівка, метафізарної і діафізарної частин. Кожний відділ ніжки відрізняється певними конструктивними рішеннями. Шийку ніжки ендопротеза (1) виконано у вигляді конуса Морзе (12/14), який забезпечує міцну фіксацію голівки ендопротеза (2). Це дає можливість регулювати висоту посадки голівки ендопротеза, здійснювати заміну голівки без втручання на ніжці в процесі ревізії. У нижній частині шийка має п'яту-комірець (3). Метафізарна частина ніжки ендопротеза (4) має форму, яка повторює своєю конфігурацією (у фронтальній площині) метафізарний відділ стегнової кістки. Діафізарна частина ніжки (5) починається в зоні переходу метафіза кістки в діафіз і являє собою стержень постійного за довжиною перерізу, з квадратною основою (рис. 1 в).

Рис. 1. Тотальний ендопротез кульшового суглоба системи «ОРТЭН»: (а) загальний вид; (б) ацетабулярний компонент; (в) стегновий компонент

Стегновий компонент ендопротеза містить конструктивні рішення, які дозволяють здійснити його фіксацію в кістці шляхом заклинювання та безпосереднього опирання ніжки на кістку (упор п'яти-комірця в кортикальну кістку дуги Адамса). Заклинювання у фронтальній площині здійснювалося з використанням плоского клина метафізарного відділу ніжки по всій поверхні клина. У сагітальній площині заклинювання здійснювалося за рахунок скривлення осі стегнової кістки у проксимальному відділі по трьох невеличких площадках (по трьох точках), які розташовані поряд з дистальним і проксимальним краями ніжки, а також в її центрі. Таким чином, для стегнового компонента ендопротеза реалізовувався багаторівневий принцип фіксації: поряд з опиранням комірця на обпил здійснювалося двоплощинне заклинювання по всій довжині поверхні ніжки, що забезпечує додатковий запас міцності кріплення ендопротеза в кістці.

Розміри клина ніжки ендопротеза визначали за антропометричними характеристиками цього відділу стегнової кістки, отриманими за численними даними рентгенограм проксимальних відділів здорових стегнових кісток. Статистичний аналіз даних ширини кістковомозкового каналу стегнової кістки показав таке. Середній розмір поперечного перерізу кістковомозкового каналу в діафізі у чоловіків більше, ніж у жінок, на правій кінцівці більший, ніж на лівій, у старечому віці більший, ніж у похилому та середньому віці. Різниця у всіх випадках складає близько 10%. Ця розбіжність є вірогідною на правій і лівій кінцівках, а також у старечому віці та невірогідна для статі. Виявлено великий розкид розмірів кістковомозкового каналу, який свідчить про необхідність виявлення ряду розмірів поперечного перерізу призматичної частини ніжки ендопротеза. На підставі графічного моделювання виявлено, що у 85% випадків запропонована товщина ніжки ендопротеза «ОРТЭН» є відповідною до розмірів каналу і скривлення стегнової кістки у сагітальній площині, забезпечуючи контакт ніжки з кортикальною кісткою по трьох ділянках. Для ніжки безцементних модульних ендопротезів кульшового суглоба доцільно встановити 5 типорозмірів, які для випадку квадратної форми перерізу діафізарної частини ніжки становлять 9, 10, 11, 12, 13 мм відповідно. Розподіл розмірів показав, що кількість імплантатів кожного типорозміру в партії, яка постачається з одним комплектом медичного інструменту, доцільно визначати в такому відношенні (починаючи з найменшого розміру): 2 : 5 : 6 : 4 : 3.

На підставі даних для описаних вище стандартних ендопротезів «ОРТЭН» було побудовано плоску геометричну модель їх імплантації в стегнову кістку. Біомеханічне моделювання підтвердило характерні принципи кріплення в кістці: метафізарно-діафізарну фіксацію ніжки в спонгіозній і кортикальній кістках; упор комірця в спонгіозну та кортикальну кістку. Визначено, що в разі нормальної імплантації навантаження на кістку передається, головним чином, у метафізарному відділі. У випадку нормальної імплантації конструктивні особливості ендопротеза «ОРТЭН» повністю забезпечують первинну стабільність фіксації з достатньо високим рівнем надійності.

Виконано аналіз напруженого стану кістки в зонах її контакту з ендопротезом для двох «кризових ситуацій», коли: 1) відсутній контакт кістки з імплантатом по клинах і навантаження на кістку передається через комірець (рис. 2); 2) відсутній контакт по комірцю і навантаження передається через клин (рис. 3). Розрахунки показали, що навіть у кризових ситуаціях первинна стабільність буде забезпечена з достатнім рівнем надійності. Наявність додаткових зон контакту, не змінюючи якісної картини, призводить до збільшення запасу міцності його фіксації.

Рис. 2. Схема навантаження стегнової кістки під час передачі навантаження через комірець конструкції «ОРТЭН»

Рис. 3. Схема навантаження метафізарного клина ендопротеза кульшового суглоба «ОРТЭН»

Модуль ацетабулярного компонента безцементного ендопротеза складається з корпуса (чашки) і вкладиша, який жорстко фіксується в корпусі (рис. 1 б). Зовнішню поверхню корпуса, розміри якого варіюють, виконують з гвинтовою нарізкою. Вкладиш у парі з голівкою стегнового компонента являє вузол тертя: внутрішню його поверхню виконано у вигляді сфери, яка є оппозитною голівці. По зовнішній поверхні гвинтового ацетабулярного компонента наявні різьбові елементи висотою 4,5 мм із поздовжними розпилами. Зазначимо, що висота різьбових елементів є удвічі більшою, ніж у класичному ацетабулярному компоненті Weile. Фіксацію ацетабулярного компонента в кістці здійснюють шляхом угвинчування. Зовнішня поверхня імплантата може мати остеотропне покриття алюмооксидною керамікою або остеоадаптаційне - чистим титаном.

Первинна стабільність конструкції забезпечується, з досить високим рівнем надійності, гвинтовими елементами конструкції, а також заповненням кістковою тканиною міжгвинтових просторів. У віддаленому післяопераційному періоді міцність фіксації збільшується. Це здійснюється у процесі інтеграції кістки з імплантатом, яка зумовлена наявністю покриття, а також раннім навантаженням оперованої кінцівки, яке можливе тільки в разі достатньої первинної стабільності ендопротеза. Виявлено, що тривала стабільність ацетабулярного компонента забезпечується за рахунок явища спрямованого формування трабекулярної системи навколо чашки ендопротеза, яка угвинчується, у результаті чого формується дворівнева система фіксації імплантата «конус у сфері». Перший рівень фіксації забезпечується спонгіозною кістковою тканиною, що розташована в міжрізьбових просторах із трабекулярною системою, яка орієнтована уздовж різьбових елементів. Другий рівень, пов'язаний із першим, формується за абрисом гвинтових елементів чашки у вигляді сферичної трабекулярної структури, яка є природною для нормальної тазової кістки.

На підставі аналізу відомих методик виконання імплантації ендопротеза було визначено поняття складного і нестандартного ендопротезування кульшового суглоба. Запропоновано: під складним ендопротезуванням слід розуміти техніку виконання імплантації, пов'язану з втручанням на м'яких тканинах, які оточують кульшовий суглоб, а під нестандартним ендопротезуванням - техніку виконання імплантації, пов'язану з хірургічними маніпуляціями на суглобових кінцях кісток, які формують кульшовий суглоб. У ході операції у цієї категорії пацієнтів потрібне відновлення нормальної анатомічної форми кісток, які утворюють кульшовий суглоб. Зумовлено це тим, що відновлення фізіологічних рухів у кульшовому суглобі є можливим тільки в разі відновлення його нормальної форми. Очевидно, що найбільш прийнятним для досягнення поставленої мети є застосування імплантата, який сконструйовано на принципах нормальної анатомії кульшового суглоба. Техніка виконання хірургічного втручання в цих ситуаціях значно відрізняється від рутинної, а принципи фіксації конструкції визначають переваги і недоліки методики імплантації у випадку тієї чи іншої патології кульшового суглоба.

Основні критерії складного і нестандартного ендопротезування кульшового суглоба було визначено на підставі клініко-рентгеноантропометричних ознак. Для проксимального відділу стегнової кістки ці критерії визначалися ступенем деформації осі проксимального відділу стегнової кістки відносно до осі діафіза стегнової кістки, а також відсутністю спонгіозної кісткової тканини в проксимальному відділі. Для кульшової западини основним критерієм був ступінь відмінності її форми від півсфери.

Було вивчено характер деформацій та дефектів проксимального відділу стегнової кістки і кульшової западини з точки зору ендопротезування кульшового суглоба системою «ОРТЭН» і розроблено методики імплантації ендопротеза.

Ендопротезування у випадку дефектів і деформацій проксимального відділу стегнової кістки. Виявлено, що коригуючі остеотомії призводять до штучної деформації проксимального суглобового кінця стегнової кістки, а також, у випадку окремих видів, - до деформації діафізарної осі стегна. Деформації формуються в результаті маніпуляцій фрагментами під час втручання та надалі - як результат патологічного процесу, який триває. Основними критеріями деформації кістки є величина паралельного зміщення осі проксимального фрагмента, а також ступінь змінення шийково-діафізарного кута. У випадку малих значень цих показників є можливим ендопротезування стандартними ендопротезами. У випадку значних змін цих параметрів застосування стандартного ендопротеза «ОРТЭН» є можливим з попередньою реостеотомією.

З метою визначення кількісних показників деформації проксимального відділу стегнової кістки, при яких необхідна реостеотомія, виконано площинне графічне моделювання імплантації ендопротезів у кістковомозковий канал у випадку різних типів остеотомій. Це моделювання показало, що найбільший вплив на змінення форми проксимального відділу стегнової кістки, з точки зору ендопротезування, чинить вальгізуюча та комбінована остеотомія. У разі варизуючої остеотомії суттєвих змін проксимального відділу стегнової кістки не відбувається.

На підставі аналізу змінення взаємовідношень кісткових структур проксимального метаепіфіза стегнової кістки після вальгiзуючої остеотомії визначено, що в результаті такої остеотомії відбувається зміщення осі проксимального фрагмента назовні. Водночас формується додатковий кут в, який утворюється між віссю проксимального фрагмента і віссю стегнової кістки (рис. 4).

ендопротезування суглоб стегновий реабілітація

Рис. 4. Характер змінення форми проксимального відділу стегнової кістки у фронтальній площині, якщо кут в менше 10 (а) і більше 10 (б)

Величина кута в може варіювати в межах від 10 до 35. Остеотомія з кутом в більше 10° істотно змінює величину шийково-діафізарного кута. Комбінована остеотомія, з точки зору ендопротезування, формує грубі анатомічні деформації проксимального відділу стегнової кістки, особливо у випадку модифікованих остеотомій типу Schanz, коли лінія остеотомії проходить нижче малого вертлюга. По суті, відбувається порушення осі стегнової кістки на рівні її діафіза. Імплантацію ендопротеза стандартних конструкцій у випадку наслідків остеотомії такого типу без попередньої реостеотомії виконати неможливо.

Таким чином, після коригуючої остеотомії, в разі відхилення осі проксимального метаепіфіза стегнової кістки на кут більше 10° від осі діафіза стегнової кістки, а також в умовах усіх видів комбінованої остеотомії показано виконання реостеотомії. Під реостеотомією слід розуміти остеотомію проксимального відділу стегнової кістки, яку виконано в зоні первинної остеотомії, що передувала підготовці діафіза стегнової кістки до обробки рашпілем.

Графічне моделювання характеру фіксації стегнового компонента різних імплантатів для ситуації, що розглядається, підтвердило переваги концепції метафізарно-діафізарної фіксації, яка дозволяє забезпечити первинну стабільність фрагментів і створює умови для їхнього зрощення після реостеотомії. Таким вимогам відповідає конструкція базового ендопротеза системи «ОРТЭН».

На підставі проведених досліджень розроблено методику імплантації ніжки ендопротеза у випадку деформації проксимального відділу стегнової кістки з реостеотомією (патент України № 61588 А; A61B17/56 «Спосіб ендопротезування кульшового суглоба при деформаціях проксимального відділу стегнової кістки»). Застосування цієї методики у хворих з остеотомічними деформаціями проксимального відділу стегнової кістки показало, що суттєвих змін, порівняно зі звичайним ендопротезуванням, показників динаміки відновлення функції кульшового суглоба та опори після реостеотомії в терміни від 3 до 5 років не відбулося. Цей факт підтверджує хорошу адаптацію стегнового компонента «ОРТЭН» як пристрою для інтрамедулярного остеосинтезу під час виконання реостеотомії проксимального відділу стегнової кістки, а також універсальність запропонованої ніжки в достатньо широкому діапазоні остеотомічних деформацій проксимального відділу стегнової кістки, які не потребують виконання реостеотомії. Разом із тим показники відновлення функції суглоба у хворих з ендопротезуванням після коригуючої остеотомії в загальній групі суттєво не відрізняються від таких у пацієнтів зі звичайним первинним ендопротезуванням. Водночас, характер відновлення функції суглобів після ендопротезування в процесі реостеотомії зумовлений тривалим відновленням м'язової активності. У середньому цей період триває від 1,5 до 2 років.

Проблема дефектів проксимального відділу стегнової кістки пов'язана з ускладненнями хірургічного лікування переломів проксимального відділу стегнової кістки. У цьому випадку значний вплив на результат ендопротезування чинить стан спонгиозної тканини у міжвертлюговій зоні стегнової кістки. Відомо, що спонгіозну тканину проксимального метаепіфіза стегнової кістки з позицій ендопротезування слід розглядати як анатомічну структуру, яка забезпечує надійну та тривалу фіксацію стегнового компонента ендопротеза кульшового суглоба. Відсутність повноцінної спонгіозної кістки є передумовою для розвинення нестабільності ніжки ендопротеза. Тому в процесі вибору конструкції стегнового компонента ендопротеза у випадку дефектів проксимального відділу необхідно оцінювати стан спонгіозної кістки і співставляти його з кортикальним індексом. Результати рентгеноантропометричного дослідження 41 кульшового суглоба з ускладненнями металоостеосинтезу показали, що тільки в 9,7 % випадків індекс Singh відповідав II ступеню. У решті 90,3 % випадків індекс Singh відповідав I ступеню, тобто зберігалася тільки дуга Адамса. Водночас показник кортикального індексу у всіх вікових групах залишався досить стабільним і відповідав нормальним параметрам. Невідповідність інтерпретації показників Singh і кортикального індексу зумовлена тим, що фіксуючі металоконструкції у випадках ускладнень металоостеосинтезу призводять до руйнування трабекулярної системи проксимального відділу стегнової кістки. Співставлення показників індексу Singh з фактором часу між операціями виявило, що об'єм сформованого дефекту проксимального відділу стегнової кістки у більшій мірі залежить не від розмірів металоконструкції, а від терміну між остеосинтезом і ендопротезуванням кульшового суглоба. Чим більше часу минає з моменту виникнення ускладнення металоостеосинтезу, тим більший об'єм дефекту. Очевидно, що концепція діафізарно-метафізарної фіксації ніжки ендопротеза порівняно з метафізарною є більш переважною, оскільки дозволяє здійснити надійну первинну фіксацію в діафізарному відділі. Саме такими властивостями володіє розроблена нами конструкція стегнового компонента системи «ОРТЭН».

Слід зазначити, що запропонована конструкція дозволяє створити сприятливі умови для пластики дефекту, який сформувався в проксимальному метафізі стегнової кістки і подальшої перебудови кістковопластичного матеріалу. У цьому випадку пластика дефекту істотного впливу на показники динаміки відновлення функції кульшового суглоба та опори не чинить. Випадків нестабільності ендопротеза або подальшої неспроможності зони пластики дефектів виявлено не було. Це є додатковим свідченням хорошої адаптації стегнового компонента «ОРТЭН» за наявності кісткового метафізарного дефекту. Надійна діафізарна фіксація в поєднанні з упиранням у дугу Адамса створює сприятливі умови для перебудови автокісткового трансплантата і заповнення спонгіозною тканиною проксимального відділу стегнової кістки, що забезпечило добрі та відмінні результати у 80,5 % випадків у терміни до 5 років після ендопротезування.

Розглядаючи тотальне ендопротезування як ефективний спосіб лікування переломів міжвертлюгової зони на фоні патології кульшового суглоба, необхідно розцінювати цей вид змін анатомічної форми як гостру травматичну деформацію проксимального відділу стегнової кістки. Слід зазначити, що особливі вимоги в цьому випадку висуваються до конструкції стегнового компонента ендопротеза і полягають у здатності здійснити остеосинтез ніжкою ендопротеза. Цим вимогам відповідає стегновий компонент ендопротеза «ОРТЭН».

Розроблено методику одномоментного остеосинтезу та ендопротезування, згідно з якою ніжка ендопротеза є каркасом для здійснення фіксації фрагментів метафізарного відділу стегнової кістки. Остеотропне або остеоінтегруюче покриття ніжки в діафізарному відділі на великій площі збільшує надійність діафізарної фіксації. У проксимальному відділі стегна фіксацію фрагментів здійснюють дротяними серкляжними стяжками, що створює умови для подальшого формування проксимального відділу стегнової кістки відповідно до його анатомічної форми. Аналіз функціональних результатів у післяопераційному періоді показав, що функція кульшового суглоба відновлювалась через 4 місяці після операції. Через 1 рік показники функції стабілізувалися й незначно знижувалися через 5 років після операції. Водночас, незважаючи на те, що функція кульшового суглоба відновлюється в межах 80-88 балів за W.H. Harris, відмінних результатів у групі не спостерігалося. Причиною цього є як травматичність ушкодження, так і травматичність самого хірургічного втручання на фоні дегенеративно-дистрофічного ураження кульшового суглоба, у результаті чого до патологічного процесу залучаються великі м'язові масиви, що чинить негативний вплив на ідеальне відновлення функції.

Таким чином, концепція функціонального стегнового компонента, яка заснована на принципах трирівневої фіксації імплантата, дозволяє досягти позитивних результатів у разі складних змін анатомічної форми проксимального відділу стегнової кістки. Форма діафізарного відділу ніжки і її лінійні розміри дозволяють досягти не тільки надійної первинної стабільності у випадку незміненого каналу стегнової кістки, але й здійснювати інтрамедулярний остеосинтез після корекції форми кістковомозкового каналу. Діафізарно-метафізарний принцип фіксації ніжки в ситуаціях травматичної деформації та формування дефектів проксимального відділу стегнової кістки дає можливість одержати надійну первинну стабільність імплантата за рахунок фіксації в діафізарному відділі. Розроблена ніжка ендопротеза кульшового суглоба показала себе як універсальна конструкція в умовах дефектів і деформацій проксимального відділу стегна. Саме ці якості конструкції дозволили одержати в 56,8 % випадків добрі, а в 29,6 % - відмінні результати у віддаленому післяопераційному періоді (табл. 1).

Таблиця 1. Результати ендопротезування кульшового суглоба за W.H. Harris у групі дефектів і деформацій проксимального метаепіфіза стегнової кістки

Ендопротезування у випадку дефектів і деформацій кульшової западини. Дефекти і деформації кульшової западини є одним із проявів дегенеративно-дистрофічного процесу. Характер цих проявів багато в чому визначається тривалістю захворювання, його етіологією, ступенем функціонального навантаження. Вигляд, конфігурація деформацій і дефектів кульшової западини визначають можливість імплантації тієї або іншої конструкції ацетабулярного компонента ендопротеза. Був проведений аналіз можливостей імплантації ацетабулярного компонента, що угвинчується, ендопротеза системи «ОРТЭН» у випадках складних і крайніх проявів анатомічної деформації кульшової западини в результаті дегенеративно-дистрофічних захворювань кульшового суглоба та наслідків травм.

Відомо, що загальна тенденція змін кульшової западини у випадку диспластичного коксартрозу характеризується значним недорозвиненням її стінок, у результаті чого кульшова западина має форму відмінну від півсферичної. Така відмінність від нормальної півсферичної форми зумовлює специфічну клінічну картину диспластичного коксартрозу. Саме характер змінення форми кульшової западини ускладнює техніку імплантації ацетабулярного компонента ендопротеза, форма якого відповідає нормальній півсферичній формі кульшової западини. Очевидно, що розробка спеціальних конструкцій ацетабулярного компонента є складним технічним завданням. Тому для ендопротезування в умовах дисплазії кульшової западини використання стандартних імплантатів і розробка адаптувальних методик імплантації є пріоритетними.

Було проведено антропометричний аналіз 142 кульшових суглобів за 373 рентгенограмами хворих на диспластичний коксартроз. Отримані дані порівнювали з відповідними показниками 148 здорових кульшових суглобів за 296 рентгенограмами. Аналіз результатів показав вірогідний прямий кореляційний зв'язок між стадією захворювання та збільшенням товщини дна кульшової западини. Це дозволяє стверджувати, що динаміка розвинення диспластичного коксартрозу характеризується збільшенням товщини дна кульшової западини на I-III ст. (рис. 5).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 5. Змінення товщини дна кульшової западини в досліджуваній групі хворих на диспластичний коксартроз (при р<0,05)

З точки зору ендопротезування, у разі дефекту склепіння кульшової западини збільшення товщини дна дозволяє формувати ложе чашки за рахунок поглиблення дна. Водночас відбувається збільшення висоти стінок кульшової западини, зокрема компенсація дефіциту склепіння, що дає можливість здійснити фіксацію імплантата. У зв'язку з цим оцінювання характеру зміни товщини дна як критерію є суттєвим, оскільки впливає на можливість здійснення імплантації кульшового компонента, а також на вибір типу конструкції, яка імплантується. На підставі рентгеноантропометричних даних кульшової западини здорових і диспластичних суглобів було побудовано пласку модель кульшового суглоба для різних ступенів диспластичного коксартрозу. На її базі розроблено принципову схему імплантації ацетабулярного компонента ендопротеза, яка дозволяє визначити алгоритм хірургічної техніки встановлення чашки, що вгвинчується, ендопротеза системи «ОРТЭН». Відновлення дефекту склепіння кульшової западини визначає успіх імплантації чашки ендопротеза. Було виконано біомеханічний аналіз причин, що впливають на стабільність імплантата, який покладено в основу розроблених методик ендопротезування кульшового суглоба при диспластичному коксартрозі.

Уперше на підставі рентгеноантропометричного аналізу змін у кульшовому суглобі у випадку диспластичного коксартрозу обґрунтовано кортикотомію дна кульшової западини, а також методику зворотної кісткової пластики у випадку диспластичного коксартрозу (патент України № 50644 «Спосіб фіксації вертлюгового компоненту ендопротеза при диспластичних дефектах вертлюгової западини»).

Розроблено методику передопераційного планування імплантації ацетабулярного компонента, який угвинчується ендопротеза системи «ОРТЭН», що дозволяє визначити типорозмір імплантата, моделювати характер імплантації та хірургічні маніпуляції зі зміненими кістковими структурами кульшової западини, а також визначати необхідний тип кісткової пластики дефекта і спосіб його фіксації. Розроблені методики було застосовано у 82 хворих. Аналіз відновлення функції кульшового суглоба після ендопротезування в разі диспластичних дефектів і деформацій кульшової западини на III і IV стадіях показав, що відновлення функціональних показників кульшового суглоба незначно спізнюється, порівняно з опороздатністю кінцівки. У цілому відновлення опороздатності кінцівки та функції кульшового суглоба відбувається через 4 місяці після операції. Результати відновлення функції кульшового суглоба та опорності кінцівки у терміни до 5 років вивчено у 82 хворих. Відмінні результати одержано у 18,3 %, добрі - у 73,2 % випадків. Таким чином, у випадку диспластичних дефектів і деформацій з використанням ацетабулярного компонента «ОРТЭН», який угвинчується, у поєднанні з розробленими методами пластики дефектів, отримано позитивні результати, які є співставимими та відповідними результатам рутинного ендопротезування кульшового суглоба.

Наступну групу склали пацієнти з дефектами і деформаціями кульшової западини, які потребували повторної операції після артропластичних і артродезуючих втручань на кульшовому суглобі. Проведений антропометричний аналіз показав, що параметри конфігурації кульшової западини після артропластичних операцій суттєвих відзнак від природних не мають. Порушення сферичності спостерігається у внутрішніх відділах западини, ближче до ложа власної зв'язки головки стегнової кістки. У цьому випадку чітко диференціюються структури склепіння западини, дна і стінок.

У методиці імплантації системою «ОРТЭН» при цих станах особлива увага приділяється формуванню стінок западини відповідно до форми кульшового компонента. Результати ендопротезування з використанням ацетабулярного компонента «ОРТЭН», який угвинчується, у хворих з артропластичними втручаннями в анамнезі, порівнюються та є відповідними рутинному ендопротезуванню. Таким чином, виконання артропластичних операцій сприяє збереженню стінок кульшової западини в умовах дисплазії кульшового суглоба, що забезпечує подальші сприятливі умови для імплантації ацетабулярного компонента, який угвинчується. Проте доступи для виконання артропластики мають бути менш травматичними, оскільки в разі подальшого ендопротезування вони значно порушують стан капсульно-зв'язкового апарату кульшового суглоба, що потребує виконання міофасціопластичних маніпуляцій.

Аналіз рентгенограм хворих, яким було виконане тотальне ендопротезування кульшового суглоба на фоні артродезу, показав характерну перебудову таза в зоні спряження зі стегновою кісткою. У проксимальному відділі стегнова кістка утворює характерні трабекулярні структури, які передають навантаження на клубову кістку. Ці утворення по периметру представлені кортикальною структурою, яка є продовженням шийки стегнової кістки. Вони формують трубчасту кістку із шийки стегнової кістки та переходять у внутрішню трабекулярну систему таза. У результаті кульшова западина заповнена спонгіозною кісткою, а у верхньому і нижньому відділах розташовуються кортикальні кісткові утворення. За таких умов необхідно правильно розрахувати лінію остеотомії шийки стегнової кістки, яка відповідає лінії стандартної остеотомії під час ендопротезування. Особливого значення для виконання остеотомії набуває доступ до суглоба. Було виявлено, що задній доступ надає більше переваг. Візуальний контроль сідничного нерва дозволяє здійснювати більш вільні маніпуляції з виділення шийки стегнової кістки. Оскільки саме задньозовнішній відділ шийки є найбільш міцним, контрольовані маніпуляції та можливість захисту м'яких тканин спрощують остеотомію та мінімізують імовірність ушкодження сідничного нерва.

Використання розробленої методики імплантації ендопротеза дозволило одержати у хворих з анкілозом після артродезу кульшового суглоба хороше відновлення опороздатності кінцівки. Відновлення функції суглоба є уповільненим і відбувається протягом перших трьох років, що пов'язано зі знерухомленням упродовж багатьох років. Водночас слід зазначити позитивну динаміку адаптації та перебудови м'язового корсету стегнової кістки, що в подальшому виявляється як у вигляді обсягового відновлення м'язів сідничної групи, так і нормалізацією функції суглоба у термін до п'яти років після ендопротезування. Значні рубцеві зміни в зоні доступу до кульшового суглоба є узагальнюючою особливістю ендопротезування у хворих з раніше виконаними артропластичними втручаннями та артродезом кульшового суглоба. Ці зміни зумовлюють складність виконання імплантації. Зазначимо, що у випадку артродезу етап роз'єднання суглобових кінців кісток є найбільш відповідальним, оскільки від нього залежить ступінь збереження носійних структур западини, а також імовірність ушкодження нервових і судинних утворень. Задній доступ до кульшового суглоба дозволяє мінімізувати ушкоджувальну дію хірургічного доступу та одержати максимальний огляд операційного поля.