CC BY
142
Раздел - хирургия
Эндопротезирование тазобедренного сустава применением пары трения керамика-поперечносвязанный полиэтилен сроком наблюдения 10 лет
12 2 2 12 3
Тураходжаев Ф.А. ' , Магомедов Х.М. , Калашников С.А. , Загородний Н.В. ' ' 1Городская клиническая больница № 13 Департамента здравоохранения города Москвы
о
Кафедра травматологии и ортопедии РУДН 3Клиника травматологии и ортопедии ГКБ № 31 Сведения об авторах
Тураходжаев Фаррух Азимович - аспирант кафедры травматологии и ортопедии РУДН. ГКБ № 13.
Магомедов Халит Муртазалиевич - к.м.н., заведующий ортопедическим отделением ГКБ № 13.
Калашников Станислав Анатольевич - к.м.н., хирург травматолог-ортопед, ГКБ № 13. Загородний Николай Васильевич - д.м.н., заведующий кафедрой травматологии и ортопедии РУДН. Руководитель Клиники травматологии и ортопедии ГКБ № 31 ФГАОУ ВО "Российский университет дружбы народов "Кафедра травматологии и ортопедии. Городская клиническая больница №13, г. Москва Аннотация
В статье отражены отдаленные результаты эндопротезирования тазобедренного сустава с применением пары трения керамика-поперечносвязанный полиэтилен с 2005 по 2015 гг.
Цель. Показать клинические результаты пары трения керамика-поперечносвязанный полиэтилен в отдаленные сроки наблюдения 10 лет и ответить на вопрос: «Может ли пара трения керамика-поперечносвязанный полиэтилен называться парой трения выбора и золотым стандартом в эндопротезировании тазобедренного сустава?».
Материалы и методы. Исследование пациентов, перенесших одностороннее тотальное эндопротезирование тазобедренного сустава с 2005 по 2015 годы, охватывает 10 летний срок наблюдения. Прослежено 115 пациентов с парой трения керамика-полиэтилен: 45 мужчин и 70 женщин.
Результаты. Скорость износа керамики Biolox-Delta (сплав Al на 74% с примесью атомов циркония, иттрия 25% (Y-TZps)) составила 0,019 мм/год и 0,016 мм/год соответственно с незначительной разницей (p > 0,05).
Ключевые слова: коксартроз, эндопротезирование тазобедренного сустава, керамика -полиэтилен.
Hip replacement using a pair of ceramic-on-crosslinked polyethylene for a period of observation of 10 years
F. Turahodzhaev, H. Magomedov, S. Kalashnikov, N. Zagorodny.
City Clinical Hospital № 13, Moscow Department of Healthcare, traumatology and orthopaedics Department of the People's Friendship University.
City Clinical Hospital № 13, 1/1, Velozavodskaya Street, Moscow, 115280.
Farrukh Turahodzhaev - postgraduate of the traumatology and orthopedics Department of the
People's Friendship University. City Clinical Hospital № 13.
Halit Magomedov - Candidate of Medicine, head of the orthopedic department of Clinical Hospital № 13.
Stanislav Anatolievich Kalashnikov - Candidate of Medicine, traumatic surgeon, City Clinical Hospital № 13.
Nikolai Zagorodny - Doctor of Medical Science, head of the traumatology and orthopedics Department of the People's Friendship University. Head of the traumatology and orthopedics Clinic of the City Clinical Hospital № 31 of the Russian University of Peoples' Friendship, traumatology and orthopedics Department. City Clinical Hospital №13, Moscow.
Abstract
In the article are presented the long-term results of Hip replacement using a pair of ceramic-on-crosslinked polyethylene for a period of observation from 2005 to 2015. Objective
The Objective is to show clinical outcomes of pair of ceramic-on-crosslinked polyethylene in the long-term period of 10 years observation. Can be a pair of ceramic-on-crosslinked polyethylene called a couple of friction choice and the gold standard in sphere of hip replacement. Materials and methods
The study covers the 10 years observation period of time, patients underwent unilateral total hip replacement between 2005 and 2015. About 115 patients were observed with a pair of ceramic-on-polyethylene, 45 men and 70 women. Results
The rate of deterioration of ceramics Biolox-Delta it is an Al (74%) with atoms of zirconium, yttrium 25% (Y-TZps) was 0.019 mm per year and 0.016 mm per year, respectively, with not significant difference in p> 0,05.
Keywords: coxarthrosis, hip replacement, ceramics - polyethylene. Введение
Полемика выбора оптимальной пары трения при операциях по эндопротезированию тазобедренного сустава актуальна и на сегодняшний день. Большое количество неудач, связанных с осложнениями, в том числе, гнойными, и обусловленными преимущественно асептической нестабильностью компонентов эндопротеза и повышенным износом пар трения, приводят к ревизионному оперативному вмешательству (Максимов, Горбач, 2012). Перед хирургами и разработчиками материалов эндопротезов всегда стояла и стоит задача максимально улучшить сроки службы
эндопротеза, в связи с чем в практику эндопротезирования была внедрена керамика. Керамика (А1203) впервые была применена еще 1970 году французским ученым P.Boutin. Развитие керамики в четыре поколения позволило устранить отрицательные качественные свойства пары трения керамика-керамика (Ке-Ке) такие как хрупкость, скрип, растрескивание. Подробное изучение отрицательных свойств керамики выявило, что самой частой причиной недовольства пациентов с парой трения Ке-Ке является «скрип» сустава при ходьбе (Chevilotte et al., 2010; Sexton et al., 2011; Walter et al., 2011). Также одной из отрицательных сторон керамики было образование трещин с последующим переломом керамического вкладыша или, чаще, головки. Итальянский ортопед A. Toni с соавторами, изучая проблему перелома головок, отметил, что основной причиной нарушения ее целостности является нарушение правильности постановки компонентов эндопротеза (Toni et al., 2006). Таким образом, несмотря на наличие некоторых отрицательных характеристик, которые с течением времени устраняются производителями, керамика в эндопротезировании зарекомендовала себя как износостойкий материал, устойчивый к большим нагрузкам и обладающий биоинертными свойствами (Табл. 1). Таблица 1. Свойства керамики различных поколений (CeramTec. 2011/01 Ploching,
Germany)
Свойство Год
1970 1980 1990
Предел прочности при изгибе, МПа 400 500 500
Прочность при сжатии, МПа > 4000 > 4000 > 4000
Ударная прочность, МПа т/ 4 4 4
Микротвёрдость (по Уюкеге) 1800 1900 2000
Угол смачиваемости, град.(°) < 50° < 50° < 50°
Размер зерна, мкм 4.5 3.2 1.8
Твёрдость, г\м2 3.94 3.96 3.98
Модуль Юнга, ГПа 380 380 380
Лазерная обработка нет да да
Горячее прессование нет нет да
На сегодняшний день немецкой фирмой «СегатТес», которая является лидером в
производстве керамических головок последнего поколения Вю1охВека, удалось устранить разработать оптимальную керамику. Для керамики последнего поколения характерны:
жесткость, стойкость к царапинам, инертность в биологической среде. При наличии большого количества пар трения, возможности выбора керамики, металла, полиэтилена и их различных сочетаний, выбор оптимальной пары для хирургов бывает затруднителен. Для более детального и обоснованного выбора применения керамики на поперечносвязанном полиэтилене, нами изучены отдаленные результаты данной пары трения в эндопротезировании.
Известно, что чрезмерный износ полиэтилена после тотального эндопротезирования тазобедренного сустава, вызывает остеолиз и нестабильность имплантатов (Неверов, 1997; Sochart, 1999; Загородний, 2012). С целью уменьшения износа полиэтилена, уменьшения остеолиза в клиническую практику был введен поперечносвязанный полиэтилен (Шубняков, 2010; Колондаев, 2012). Значительно меньший износ поперечносвязанного полиэтилена был показан in vitro на симуляторе тазобедренного сустава (Минасов, 2014). Последние публикации рандомизированного контролируемого исследования говорят о значительном превосходстве поперечносвязанного полиэтилена над другими материалами (Garcia-Rey, 2013). Нами прослежены отдаленные эффекты бесцементного эндотезирования тазобедренного сустава с целью выяснения линейного износа и остеолиза в паре терния керамика-полиэтилен (поперечносвязанный) средним сроком наблюдения 10, 6 лет (с 2005 - по 2015 годы).
Материалы и методы
В группе пациентов 115 человек (45 мужчин и 70 женщин) применялись эндопротезы с парой трения керамика-полиэтилен (Табл. 2). Средний возраст пациентов составил 53,9 лет; cредний вес пациентов был - 92 кг (от 75 до 105 кг): у мужчин - 82,3 кг, у женщин - 92,4 кг. Основная масса пациентов имела ожирение I-II степени. Пациентам были установлены эндопротезы фирмы «Smith and Nephew» (ножка SL, чашка R3), а также эндопротезы фирмы «Biomet» (ножка Taperlock, чашка Melory-head) с керамической
головкой диаметра как 28 мм, так и 32 мм и вкладышем из СВМП (Сверхвысокомолекулярный Полиэтилен) с поперечными связями (Табл. 3). По рентгенограммам в прямой проекции (задне-передняя) измеряли линейный износ тазобедренного сустава методом, описанным Ыуегшоге и соавторами (Ыуегшоге й а1., 1990).
Таблица 2. Распределение пациентов по полу и возрасту в группе керамика-полиэтилен
Возраст мужчины женщины £
31- 40 лет 7 12 19
41-50 лет 13 19 32
51-60 лет 10 17 27
61-70 лет 9 13 22
71-80 лет 6 9 15
£ 45 (39,1%) 70 (60,9%) 115(100%)
Таблица 3. Распределение пациентов по диаметру керамических головок
Диаметр головок Материал Фирма производитель протеза Количество
28 мм Керамика Biomet 28
32 мм Керамика Biomet 29
28 мм Керамика Smith and Nephew 28
32 мм Керамика Smith and Nephew 30
Причиной нарушения функции тазобедренного сустава у прооперированных пациентов с первичным коксартрозом (ПКА) - 58 (50%), с асептическим некроз головки бедренной кости (АН! БК) - 40 (35%), с диспластическим коксартрозом (ДКА) - 11 (10%), с посттравматическим коксартрозом (ПТКА) - 6 (5%).
Все пациенты оперированы прямым боковым доступом по Хардингу. Функциональную и социальную адаптацию больных оценивали по шкалам Harris W.H. (1969) и WOMAC (Western Ontario and McMaster Universities osteoarthritis (OA) index 1982) (Чегуров, 2013). Данные шкалы дают полную оценку функционального статуса у больных
с различными этиопатогенетическими вариантами коксартроза. Шкалы позволяют проанализировать ряд параметров оценки эффективности проведенного лечения. На приведенной ниже диаграмме приведены наиболее выраженные параметры шкал, такие как боль и хромата (Рис. 1).
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
—Я— Боль X Хромота
--■—
л*
Г
У
.4? ¿Г JiT
Рис. 1. Выраженность хромоты и болевого синдрома
Полученные нами данные, как по шкале Harris W.H, так и по шкале WOMAC, показывают, что при коксартрозе происходит существенное нарушение функции сустава. У пациентов отмечалась разница в длине конечностей, скованность сустава как результат сгибательно-приводящей контрактуры. Инструменты оценки функционального состояния сустава шкалы Harris и WOMAC позволяют сказать, что обследованные нами пациенты нуждались в улучшении функции сустава операцией выбора тотального эндопротезирования тазобедренного сустава с применением пар трения керамика-полиэтилен.
Средний диаметр чашки сустава составил 52 мм, полиэтиленового вкладыша 32 мм при толщине 9,8 мм (диапазон, 7,8-11,9 мм). Каждый случай был изучен по задне-передним рентгенограммам, на предмет остеолиза и нестабильности компонентов эндопротеза. Оценку линейного износа и угла наклона чашки измеряли при помощи Martell's Hip Analysis Suite 8.0.4.3. Контроль производился раз в 2 года, в качестве
контрольных использовались снимки, сделанные в раннем послеоперационном периоде (в 1-е сутки после операции и через 3 месяца поле операции). Каждый послеоперационный снимок изучался на линейный износ. Статистический анализ выполнен программным обеспечением Martell's Hip Analysis Suite 8.0.4.3., который базируется на двухмерном измерении износа полиэтиленового вкладыша, пенетрации головки эндопротеза тазобедренного сустава. Программное обеспечение демонстрирует высокую точность результатов исследования при определении износа полиэтиленового вкладыша. Статический анализ программного обеспечения Martell's Hip Analysis Suite имеет среднюю погрешность результатов значения 0,089 ± 0,060 мм, что в клинической практике означает 95 % соответствие. Результаты
Признаков остеолиза, нестабильности компонентов эндопротеза на контрольных рентгенограммах обнаружено не было. Угол наклона чашки в среднем составил 46 ± 4,7 ° со средним износом 0,017 ± 0,018 мм/год.
0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0
-Износ п/э вкладыша (мм)
10
0
2
4
6
8
Рис. 2. Пенетрация керамической головки в полиэтиленовый вкладыш Линейная скорость износа полиэтиленового вкладыша составила 0,017 ± 0,018 мм/год. Значимой разницы в скорости износа при учете веса тела, возраста, угла наклона чашки и толщины вкладыша отмечено не было (Рис. 2). Скорость износа более 0,1 мм/год ни у одного пациента не отмечена.
Эффективность отдаленных результатов оценивалась по функционально показательной шкале Harris W. H. (Табл. 4). По шкале Harris W. H. ни у одного пациента исследуемой группы невыносимой боли в покое после операции не отмечалось. Данная шкала полностью охватывает весь спектр оценки прооперированного тазобедренного сустава, что позволяет сделать выводы о результатах операции качестве жизни пациентов
(Рис. 3).
50 45 40 35 30 I ИЛп
25 20 15 10 5 0 1 Боль J Хром ота А доп. опора J Ходьб а Лестн ица Транс порт Длина Приве дение ОП1 Н. poiau, ия эрации В. Poiau, ия
□ Дооперации 10 5 5 2 1 0 0 0 0 0
В Кер - пол 45 11 11 11 4 1 1 1 1 1
Рис. 3. Показатели шкалы Harris W. H. по эндопротезированию тазобедренного сустава (указано число пациентов до и после операции)
Таблица 4. Анализ результатов шкалы Harris, после эндопротезирования тазобедренного
сустава с парами трения керамика - полиэтилен (Ке-Пэ)
Количество пациентов Пара трения Отличный Хороший Удовлетворит ельный Неудовлетвори тельный
115 Ке - Пэ 106 (92,1%) 4 (3,5%) 4 (3,5%) 1 (0,9%)
Прибегая к системной оценке отдаленных результатов операции тазобедренного сустава у 115 пациентов видно, что 106 пациентов (92,1%) с парой трения керамика -полиэтилен имели отличный результат, 4 (3,5%) — имели хороший результат, 4 (3,5%) — удовлетворительный и 1 (0,9%) — неудовлетворительный (табл.4). Были достигнуты следующие показатели: отсутствие хромоты, стойкий эффект анальгезии, переход на самостоятельную ходьбу без дополнительной опоры на костыли, увеличение ходьбы на
длительные расстояния. Следовательно, пара трения керамика - полиэтилен в отдаленных сроках наблюдения оказалась устойчива к нагрузкам и показала убедительные результаты в плане стабильности функции импланта.
Отсутствие хромоты является результатом успешно выполненной операции. Выраженность хромоты после операции зависит от наличия болевого синдрома, разницы в длине конечностей, проблем с восстановлением объема движений (табл. 5). Клинически хромота после операции еще некоторое время присутствует, но при адекватном восстановлении длины конечностей, после восстановления объема движений хромота проходит. Средний срок, когда хромота после операции полностью исчезает, составляет 3,5 - 4,5 месяцев. Выраженность хромоты у пациентов с парой трения керамика -полиэтилен 11 баллов составила 87,2%, 8 баллов - 10,4% и 5 баллов - 2,4% (Рис. 4).
Рис. 4. Выраженность хромоты у пациентов
Таблица 5. Результаты шкалы WOMAC после операции эндопротезирования тазобедренного сустава
WOMAC Боль Скованность Функция Всего
До операции 19 7 58 84
После операции 3 1 10 14
Обсуждение
Результаты по функции тазобедренного сустава после операции, анологичные полученным в данной работе, представлены ранее японскими ортопедами с системой тазобедренного сустава АНБТХ 0 (КипЬауавЫ й а1., 2010). В большинстве работ
исследований пар трения, пара Ке-Пэ имела показатели скорости износа полиэтилена > 0,1 мм/год, при этом скорость износа поперечносвязанного полиэтилена, в сравнении с обычным полиэтиленом была значительно ниже (Green et al., 2000; Callaghan et al., 2007). По результатам данных исследования возраст, масса тела, угол наклона чашки и толщина полиэтиленового вкладыша не влияют на скорость износа (Green et al., 2000; Callaghan et al., 2007). Клиническими и фундаментальными исследованиями было доказано, что износ полиэтилена вызывает остеолизис с последующей нестабильностью компонентов эндопротеза (Green et al, 2000). Sochart с соавторами обнаружили, что у 90 % пациентов при скорости износа полиэтилена менее 0,1 мм/год срок службы протеза составил 25 лет, 20 летний срок был отмечен у 30% пациентов со скоростью износа более 0,2 мм/год, срок службы более 25 лет не наблюдался (Sochart, 1999). Down с соавторами установили, что остеолизис отсутствовал у пациентов, у которых скорость износа составляла менее 0,1 мм/год, у пациентов со скоростью износа 0,3 мм/год и более, отмечался остеолиз (Down et al, 2000). В нашем исследовании средняя скорость износа минимальна (0,017 мм/год), и ни в одном случае не отмечены признаки остеолиза или нестабильности компонентов.
В таблице № 1 указанны данные среднесрочных и долгосрочных результатов применения поперечносвязанного полиэтилена. Результаты данных износа полиэтилена схожи с данными аналогичных исследований. В частности, Hasegawa и Sudo проанализировали результаты эндопротезирования тазобедренного сустава с парой трения керамика 26 мм на полиэтилене (поперечносвязанный) в группе из 91 пациента: скорость износа составила 0,02 мм/год (Hasegawa, Sudo 2013). Мы считаем, что снижение износа достигается добавлением к полиэтилену поперечных связей, что более эффективно улучшает стойкость к износу, чем улучшение свойств керамики. Частицы пористого покрытия, бедренного компонента, могут явиться причиной износа пар трения. Имеются ограничения достоверности и точности при измерении износа пар трения (Parvizi, 2012), самым достоверным и точным методом исследования является сложно доступный для
повседневного пользования метод рентгеностереометрии (Bragdon et al., 2006). Также имеются погрешности при использовании компьютерных программ и оценочных шкал функционального состояния тазобедренного сустава (Crockarell, Snearly, 2012). Все же темпы износа поперечносвязанного полиэтилена минимальны. Для выявления факторов риска, ускоряющих темпы износа полиэтиленового вкладыша, необходимо наличие более точных и доступных, измерительных компьютерных программ и большое количество пациентов на отдаленном этапе наблюдения. В настоящее время представляется, что темпы износа поперечносвязанного полиэтилена минимальны.
Выводы
Поперечносвязанный полиэтилен в паре трения с керамикой Biolox Delta в отдаленном сроке наблюдения 10 лет, со скоростью износа > 0,1 мм/год (0,017 ± 0,018 мм /год), показывает отличный клинический результат. Керамика последнего поколения в паре с поперечносвязанным полиэтиленом может называться парой трения выбора и золотым стандартом в эндопротезировании тазобедренного сустава. Литература
1. Загородний Н.В. Эндопротезирование тазобедренного сустава. M. 2012. 134 с.
2. Загородний Н.В., Каграманов С.В., Чрагян Г.А. Ревизионное эндопротезирование тазобедренного сустава. Травматология и ортопедия России. 2012. Т. 1. № 63. С. 66-72.
3. Колондаев А.Ф., Балберкин А.В., Загородный И.В. Полвека использования сверхвысокомолекулярного полиэтилена в эндопротезировании. Достижения, проблемы, преспективы. Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова. 2012. Т. 4. С. 85-92.
4. Максимов А.Л., Горбач Е.Н., Каминский А.В. Анализ причин асептической нестабильности эндопротеза тазобедренного сустава компании «Алтимед». Современные проблемы науки и образования. 2012. № 5.
5. Минасов Б.Ш., Шустер Л.Ш., Якупов Р.Р., и др. Сравнительные характеристики различных пар трения, используемых при артропластике тазобедренного сустава. Гений Ортопедии. 2014. Т. 3. С. 49-51.
6. Неверов В.А., Закари С.М. Ревизионное эндопротезирование тазобедренного сустава. СПб. Образование. 1997. С. 3.
7. Шубняков И.И., Тихилов Р.М., Гончаров М.Ю. Достоинства и недостатки современных пар трения эндопротезов тазобедренного сустава. Травматология и ортопедия России. 2010. Т. 3. С.147-159.
8. Чегуров О.К., Колесников С.В., Колесникова Э.С., и др. Оценка функционального статуса у больных с различными этиопатогенетическими вариантами коксартроза III стадии. Гений Ортопедии. 2013. Т. 3. № 4. С. 44-45.
9. Parvizi J. The influence of head material on polyethylene wear. Presented at the 13th EFORT Congress 2012. May 23-25. Berlin.
10. Bragdon C.R., Barrett S., Martell J.M., et al. Steady-state penetration rates of electron beamirradiated, highly cross-linked polyethylene at an average 45-month follow-up. J Arthroplasty. 2006. V. 21. No. 7. P. 935-943.
11. Callaghan J.J., Rosenberg A.G., Rubash H.E. The adult hip. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins. 2007. P. 256.
12. Chevillotte C., Trousdale R.T., Chen Q., at al. The 2009 Frank Stinchfield Award: "Hip squeaking": a biomechanical study of ceramic-on-ceramic bearing surfaces. Clin Orthop Relat Res. 2010. V. 468. No. 2. P. 345-350.
13. Crockarell Jr. J.R., Snearly C.M. Accuracy and precision of two computer-assisted methods of radiographic wear measurement in total hip arthroplasty. J Arthroplasty. 2012 V. 27. No. 1. P. 37-40.
14. Sochart D.H. Relationship of acetabular wear to osteolysis and loosening in total hip arthroplasty. Clin Orthop Relat Res. 1999. V. 363. P. 135-150.
15. Dowd J.E., Sychterz C.J., Young A.M., Engh C.A. Characterization of long-term femoral headpenetration rates. Association with and prediction of osteolysis. J Bone Joint Surg Am. 2000. V. 82-A. No. 8. P. 1102-1107.
16. García-Rey E., García-Cimbrelo E., Cruz-Pardos A. New polyethylenes in total hip replacement: a ten- to 12-year follow-up study. Bone Joint J. 2013. V. 95-B. No. 3. P. 326-332.
17. Green T.R., Fisher J., Matthews J.B., et al. Effect of size and dose on bone resorption activity ofmacrophages by in vitro clinically relevant ultra high molecularweight polyethylene particles. J Biomed Mater Res. 2000. V. 53. P. 490.
18. Hasegawa M., Sudo A. In vivo wear performance of highly cross-linked polyethylene vs. yttria stabilized zirconia and alumina stabilized zirconia at a mean seven-year follow-up. BMC Musculoskelet Disord. 2013. V. 14. P. 154.
19. Kuribayashi M., Takahashi KA., Fujioka M., et al. Reliability and validity of the Japanese Orthopaedic Association hip score. J Orthop Sci. 2010. V. 15. No. 4. P. 452-458.
20. Livermore J., Ilstrup D., Morrey B. Effect of femoral head size on wear of the polyethylene acetabular component. J Bone Joint Surg Am. 1990. V. 72. No. 4. P. 518-528.
21. Maloney W.J., Galante J.O., Anderson M., et al. Fixation, polyethylene wear, and pelvic osteolysis in primary total hip replacement. Clin Orthop Relat Res. 1999. V. 369. P. 157-164.
22. Sexton S.A., Yeung E., Jackson M.P., et al. The role of patient factors and implant position in squeaking of ceramic-on-ceramic total hip replacements. J Bone Joint Surg Br. 2011. V. 93. No.4. P. 439-442.
23. Toni A., Traina F., Stea S. et al. Early diagnosis of ceramic liner fracture. Guidelines based on a twelve-year clinical experience. J Bone Joint Surg Am. 2006. V. 88. Suppl 4. P. 5563.
