Причини асептичного розхитування компонентів ендопротеза кульшового суглоба.

Причини асептичного розхитування компонентів ендопротеза кульшового суглоба.

Гайко Г.В., Сулима О.М., Підгаецький В.М., Осадчук Т.І., Торчинский В.П.

Україна м. Київ ДУ ІТО АМН України

ВСТУП

Зі збільшенням кількості ендопротезувань, значно зросла кількість і ускладнення цього виду лікування. Потреба в ревізійному протезуванні зростає з драматично прогресуючою швидкістю. Світові центри виконують до 25 відсотків ревізійних протезувань від загальної кількості операцій ендопротезування кульшового суглоба, до 100 тисяч ревізій в рік. Чільне місце серед ускладнень займає асептична нестабільність компонентів протеза [1,2,3,4,8,12,18]. В переважній  більшості випадків, більше 80 відсотків, саме вона є показом до ревізійного протезування [5,6,7,8,11,13,14]. За даними клініки Мейо 2002 року за 15 років спостереження ревізійні втручання з приводу асептичної нестабільності компонентів ендопротеза були  виконані у 16 % протезованих хворих [12,18]. За даними Morcher E.M. (1998), Філіпенко В.А. Танькут В.А., Бонсал Алок (2000) асептична нестабільність компонентів ендопротеза у  строки до 15 років наступає з частотою до 35 % випадків [14, 15]. До цього часу причини розвитку цього грізного ускладнення остаточно не визначені, що не дає змоги усувати їх та покращити результати первинного протезування. З прогресуванням нестабільності компонентів ендопротеза та збільшенням терміну функціонування нестабільного ендопротеза виникають значні дефекти кісткової тканини кульшового суглоба, що значно погіршує результати та ускладнює виконання ревізійного ендопротезування [19,20,21,37,38]. На сьогодні існує нагальна потреба в визначенні причин розвитку асептичної нестабільності компонентів ендопротеза, з метою попередженя її виникнення та утворення дефектів кісткової тканини. [22,23,24,24]

 

Мета робота – З’ясувати причини розвитку асептичної нестабільності компонентів ендопротеза кульшового суглоба, виникнення дефектів кісткового ложе ендопротеза.

Матеріали та методи дослідження.

В період з 1996 по 2006 роки в клініці ортопедії та травматології дорослих ІТО АМН України виконано тотальне  ендопротезуваня кульшового суглоба у 1880 пацієнтів, серед них у 236 хворих виникло ускладнення у вигляді асептичної нестабільності компонентів.

Ми порівняли клініко-рентгенологічні дані  236 хворих, у яких виникло це ускладнення (дослідна група), та відповідні дані 236 хворих в яких ендопротез залишається стабільним на протязі 10-ти років (контрольна група). З метою визначення відповідності передопераційного планування з методом фіксації та формою використаного протеза, вивчали данні анамнезу, рентгенологічні тести Споторно-Романьолі, індекс Барнет-Нордін та Нобле.

Виявлено наступні рентгенологічні  ознаки дестабілізації ендопротеза: появу зони розсмоктування кісткової тканини прилеглої до компонентів протеза, зміну позиції компонентів та появу дефектів кісткової тканини ложа протеза, зношення поліетилену в парі тертя ендопротеза. Досліджували видалені під час ревізійного протезування тканини морфологічно. Клініко-рентгенологічні дані нами були підтверджені експериментальними дослідженнями.

Результати та їх обговорення

Аналізуючи  результати протезування виконання  у хворих контрольної та дослідної груп, ми визначили значну різницю в адекватності передопераційного планування та виконання оперативних втручань. Тобто ретроспективно виявлено невідповідність тесту Споторно-Романьолі та використаного типу фіксації протеза. В дослідній групі невідповідність мала місце у 82 %, в контрольні групі  18 %. Індекс Барнет-Нордін невідповідав формі застосованої ніжці в дослідні групі 70 %, в контрольні групі 30 %.

Індекс Нобле не відповідав за формою використаного протеза в дослідні групі 75 %, в контрольні групі 25 %.Діаграма представлена на мал.1

Мал.1 Невідповідність (помилки) передопераційного планування дослідної та контрольної групи.

Всі вищевказані порушення ми трактували як неадекватність, невідповідність передопераційного планування. Встановлено, що у хворих з стабільними ендопротезами на протязі 10-ти років невідповідності в плануванні первинного протезування не перевищувало 30 %. У хворих в яких розвинулось ускладнення, невідповідність планування склала, за деякими показниками більше 80 %. Помилки в плануванні призвели до імплантації ендопротеза який не відповідав за формою та методом фіксації структурі та формі кісткового ложе пацієнта. Це з самого початку призвело до зменшення площі контакту компонента протеза та ложе. Невідповідність форми кісткового ложе та форми ендопротеза є причиною зменшення площі контакту, збільшення напружень в кістковому тілі, дестабілізації системи ендопротез–кістка, що доведено біомеханічними дослідженнями проведеними в клініці.

Ми порівняли, також техніку виконання ендопротезування в дослідній та контрольні групі. У випадках, коли під час первинного протезування не вдалось відновити біомеханіку оперованого суглоба (відповідність центру ротації голівки та верхівки великого вертлюга), рекомендовану позицію компонентів, порушення техніки цементування, ми трактували як порушення техніки протезування. Діаграма на мал.2 відображає відсоток технічних помилок в обох групах.

Мал.2Невідповідність техніки виконання протезування.

Технічні порушення первинного протезування мали місце у 38.8 % пацієнтів з нестабільними ендопротезами та тільки в 10 % випадків у пацієнтів з стабільними протезами.

Термін “виживання” ендопротеза залежить теж від використаної конструкції та наявності функціонального покриття протеза. З метою вивчення впливу характеру покриття ендопротеза на стабільність компонентів, нами виконано  біомеханічний експеримент на кролях, яким було імплантовано зразки з різним типом покриття. Визначили залежність міцності щеплення зразків з кісткою за допомогою розривної машини. Міцність щеплення в сім разів більше в зразків з функціональним покриттям  (3,9-5,6 мПА) у порівнянні з непокритими зразками ( 0,4-0,8 мПА).

Також і за нашим клінічним матеріалом найдовше функціонували безцементні ендопротези з функціональним покриттям, яке дає можливість вростання кісткової тканини, з наявністю вторинною фіксації компонентів. В дослідній групі використана значна кількість безцементних ендопротезів без функціонального покриття (89%), контрольній групі вона мінімальна (11%), що стало причиною виникнення асептичної нестабільності компонентів протеза під час його функціонування.

Порівняли також рентгенологічні ознаки зношення компонентів ендопротеза в дослідній та контрольні групах. Визначали що на протязі 10-ти років вони з’явились в 29 % випадків в дослідній групі та тільки 10 % в контрольні. При чому перші рентгенологічні ознаки зношення компонентів стабільних протезів мали місце тільки після 7-8 ми років функціонування ендопротеза, тоді як у хворих дослідної групи ознаки зношення з’явились вже через  2-3 роки.

Мал..3.Ознаки зношення компонентів ендопротеза на потязі 10-ти років.

Для визначення впливу продуктів зношення пари тертя на стабільність ендопротеза вивчали тканини, взяті під час ревізійного протезування гістоморфологічно. Було виявлено патологічні зміни у вигляді макрофагально-гігантоклітинної реакції на чужорідне тіло. Це характерно для  гранульоматозно-продуктивного запалення низької активності. У всіх випадках виявлені часточки зношування матеріалів пари тертя ендопротеза (поліетилену та металу). Представлено на гістограммі, мал.4

 

 

 

 

Мал.4. Гістограмма ложе нестабільного ендопротеза.

Слід зазначити, що тривале функціонуваня нестабільного ендопртеза обтяжує характер перебігу  неспецифічного запалення, що в свою чергу, призводить до появи зон ішемічного некрозу, та розсмоктування кісткової тканини. Зі збільшенням терміну між появою ознак нестабільності і ревізійним втручанням прогресивно зростають розміри кісткових дефектів що значно погіршує умови  ревізійного протезування.

Значна вага та тяжка фізична праця прискорює  процеси зношення пари тертя ендоротеза. Ми визначили, що хворі з нестабільними компонентами ендопротеза були в середньому важчі на 17 кг. та в більші кількості  займалися тяжкою фізичною працею (56 %). Розподіл за тяжкістю праці представлено на мал.5.

Мал.5.Розподіл хворих за тяжкістю праці в контрольні та дослідні групі.

 

 

 

 

 

 

Контрольна група Дослідна  група

В залежності від терміну появи ми розділили нестабільність на три види : ранню -  (до 5-ти років), середню - (5-10 років), та пізню - більше 10 років. Дестабілізація компонентів ендопротеза наступала в  перші 5-ть років в 29,7 %, від 5-ти до 10-ти років в 37 % випадків, більше 10-ти років в 33,2 %. Частота несприятливих факторів в залежності від терміну розвитку дестабілізації ендопротеза представлено в таблиці 1.

Таблиця 1- Частота несприятливих факторів в залежності від терміну розвитку дестабілізації ендопротеза, роки

Вид нестабільності, роки функціонування ендопротеза

Фактори, які призводять до зменшення площі контакту ложе та компонента протеза та розвитку його нестабільності

Неадекватне планування         (типу фіксації, форми ендопротезу), %

Порушення в технічному виконанні

(цементування, невірної установки),%

Зношення компонентів протезу (поліетилену, голівки), %

Всього, %

1-вид,

 до 5-ти років

11,3 %

18,4 %

-

29,7

2-вид,

5-10-ть років

18,2 %

12,3 %

6,5 %

37

3-вид,

більше 10-ти років

2,4 %

8,1 %

22,7 %

32,2

Всього

31,9 %

38,8 %

29,2 %

100,0
 

 

Аналізуючи наш клініко-рентгенологічний матеріал необхідно відзначити що основною причиною нестабільності було помилки в плануванні типу фіксації та самої конструкції ендопротеза - 31,9%, що привело до невідповідності анатомічних умов ложа та компонентів ендопротеза. Також суттєвою причиною розвитку нестабільності були технічні помилки в імплантації цементного та безцементного ендопротеза 38,8 %. Ознаки зношення компонентів у хворих з дестабілізованими протезами мали місце лише в 29 % випадків

Можна відзначити значну залежність ранньої нестабільності від якості технічного виконання ендопротезування 18,4 % та передопераційного планування 11,3 %.

У строки  від 5-ти до 10-ти років проявляються як невідповідність в планування, недосконалість конструкції ендопротеза 18,2 %, так і якість виконання ендопротезування 12,3 %. На цих строках також має вплив  перевантаження ендопротеза та літична дія продуктів зношення ендопротеза 6,5 %. У хворих в котрих ендопротез пережив ці два піка виникнення ускладнення в строки більше 10-ти років переважаючою причиною виникнення нестабільності компонентів є дія продуктів зношеня пари тертя, зменшення площі контакту ендопротез – кістка та дестабілізація компонентів ендопротеза 22, 7%.

Розподіл термінів появи ознак нестабільності та причин, котрі призвели до її виникнення в дослідні групі представлено на мал. 7.

Мал.7 Розподіл впливу факторів на дестабілізацію компонентів ендопротеза та терміни її виникнення.

При першому виді  нестабільності виявили переважно неадекватність планування, та порушення техніки імплантації ендопротеза. Уже з самого початку це призвело  до зменшення площі контакту компонента ендопротеза та кісткового ложе.

При другому - спостерігали неадекватність планування, технічного виконання та недосконалість конструкції ендопротеза. Ці фактори приводять до розхитування компонента ендопротеза в строки 5-10 років.

При третьому – в переважні більшості випадків визначались клініко рентгенологічні ознаки та були наявними в тканинах продукти зношення пари тертя ендопротеза. Наслідки виробки компонентів ендопротеза, та іх літична дія на кістку значно впливали на строках більше 10-ти років.

ВИСНОВКИ

Нами виявлено наступні фактори впливають на зменшення площі контакту та міцності щеплення між компонентом протеза та кісткою, призвели до асептичної нестабільності компонентів ендопротеза :

  • Неадекватне передопераційне планування 31,9 %.
  • Порушення техніки імплантації компонентів 38,8 %
  • Недосконалість конструкції ендопротеза 89 %
  • Вплив на кістку продуктів зношення пари тертя ендопротеза (поліетилену, металу) 29,2 %
  • Вага та характер праці пацієнтів значно впливають на швидкість розвитку нестабільності.

 

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

 

  1. Алок Бансал. Асептическая нестабильность эндопротеза тазобедренного сустава // Ортопед., травматол. и протезир.  – 1998. - № 3. – С. 123 – 125.
  2. Гайко Г. В., Поляченко Ю. В., Рибачук О. І. Стан та перспективи розвитку ендопротезування суглобів в Україні //Вісник ортопедії, травматології та протезування. – 2000. – № 2 (27). – С. 71 – 72.
  3. Лоскутов А.Е. Предупреждение ошибок и осложнений при эндопротезировании тазобедренного сустава с применением полусферических запрессовываемых чашек // Ортопед., травматол. и протезир. – 2003. - № 2. – С. 126 – 129.
  4. Шерепо  К. М. Асептическая нестабильность при  тотальном эндопротезировании тазобедренного сустава (Эксперим. – морфол., биомехан. и клин. – стат. исслед.): Автореф. дис. ... д-ра мед. наук: 14.00.22 / ЦИТО. –М., 1990 – 49 с.
  5. Воронович А.И., Николаев В.И. Ревизии тазобедренного сустава у больных с обширной деструкцией вертлужной впадины вследствие нестабильности ранее установленных эндопротезов // Повреждения и заболевания позвоночника и суставов: Мат-лы науч.-практ. конф. травматологов-ортопедов Республики Беларусь. -  Минск: НИИТО, 1998. – С. 47 – 50.
  6.  Ревизионные операции в эндопротезировании тазобедренного сустава /И.И. Кузьмин, И.Ф. Ахтямов, О.И. Кузьмин, Р.В. Винчель //Совр. технологии в травматол. и ортопедии : Сб. тез. ІІІ Междунар. Конгр. – М.: Рос. Ун-т Дружбы Народов, 2006. – Ч.1. – С. 127 – 128.
  7. Загородний Н.В., Макунин В.И., Елкин Д.В. Опыт ревизионных операций при эндопротезировании тазобедренного сустава // Совр. технологии в травматол. и ортопедии: Сб. тез. ІІІ Междунар. Конгр. – М.: Рос. Ун-т Дружбы Народов, 2006. – Ч. 2. – С.478 – 478.
  8. Ускладнення первинного ендопротезування кульшового суглоба /Г.І. Герцен, М.П. Остапчук, М.Г. Мирошниченко, М.В. Ковальчук // Тотальне і ревізійне ендопротезування великих суглобів: Мат-ли наук.-практ. конф. з міжнар. участю. – К.-Львів, 2003. – С. 24 – 28.
  9.  Полівода О.М., Чатківський О.Л., Двірників Д.М. Профілактика ускладнень при первинному ендопротезуванні кульшового суглоба // Тотальне і ревізійне ендопротезування великих суглобів: Мат-ли наук.-практ. конф. з міжнар. участю. – К.-Львів, 2003. – С. 67 – 69.
  10. Филиппенко В.А. Ошибки и осложнения при эндопротезировании тазобедренного сустава и их профилактика // Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова. – 1998. - № 3. – С. 37 – 40.
  11. Schmalzried TP, Jasty M, Harris WH: Periprosthetic bone loss in total hip arthroplasty: Polyethylene wear debris and the concept of the effective joint space. J Bone Joint Surg Am 1992;74:849-863.
  12. Опыт ревизионного эндопротезирования тазобедренного сустава /В.И. Нуждин, В.В. Троценко, Т.П. Попова, С.В. Каграманов // Акт. вопр. травматол. и ортопедии: Материалы научно-практической конференции травматологов-ортопедов Республики Беларусь. – Т. 1. – Минск, 2000. – С. 365 – 370.
  13. Ревізійні операції при ускладненнях первинного тотального ендопротезування кульшового суглоба / М.К. Терновий та ін. // Матеріали пленуму ортопедів-травматологів України. – К.- Одеса, 1998. – Ч. 2. – С. 390 – 393..
  14. Харитонов О.Д. Ошибки и осложнения при эндопротезировании по поводу переломов шейки бедра // Наук. праці співробітників Київської академії післядипломної освіти. – К., 1998. – С. 39 – 40.
  15. Филиппенко В.А. Ошибки и осложнения при эндопротезировании тазобедренного сустава и их профилактика // Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова. – 1998. - № 3. – С. 37 – 40.
  16. Прохоренко В.М. Ревизионные оперативные вмешательства при эндопротезировании тазобедренного сустава: Автореф. дис. докт. мед. наук: 14.00.22 / Новосиб. НИИ ТО. – Новосибирск, 1999. – 31 с.
  17.  Ревизионные операции при неудачах тотального эндопротезирования тазобедренного сустава (анализ клинических наблюдений, поиски, решения) // Актуальные вопросы травматологии и ортопедии : Мат-лы научно-практ. конф. травматологов-оргтопедов Республики Беларусь. – Т. 1. – Минск, 2000. – С. 315 – 321.
  18. Маркс О.В.Ортопедическая діагностика:Руководство-справочник.-Минск:Наука и техника, 1978.-512с
  19. Мителева З.М.,Філіпенко В.А., Бонсал Алок. Биомеханический анализ напряжений в тазовой кости при ендопротезировании. // Проблеми, достижения и перспективы развития медико-биологических наук и практического здравоохранения. // Труди Крымского государственного медицинского университета им. С.И.Георгиевского.1999 год.
  20. Шерепо К.М. Патогенетические аспекты асептической нестабильности эндопротеза тазобедренного сустава // Ортопед., травматол. и протезир. – 1999. - № 1. – С. 42 – 48.
  21.  Пахалюк В.И., Калинин М.И., Олиниченко Г.Д. Биологические реакции на частицы износа, образующиеся в традиционных и альтернативных парах трения при тотальном замещении тазобедренного сустава // Ортопед., травматол. и протезир. – 2003. - № 4. – С. 162 – 169.Амбросимов В.Г., Щепеткин И.А., Анисеня И.И.
  22. R.C.Johnston, R.H.Fitzgerald, W.H.Harris, R.Poss, E.Muller, C.B.Sledge Clinical and radiographic evaluation of total hip replacement. A standart system of terminology for reporting results // J. Bone Joint Surg.-1990.- Vol.72-A. -№2 .-Pp.161-168
  23. Нуждин В.И. Ревизионное эндопротезирование тазобедренного сустава // Вестник травматол. и ортопедии им. Н.Н. Приорова. – 2001. - № 2. – С. 66 – 72.
  24. Glant TT, Jacobs JJ, Molnбr G, et al: Bone resorption activity of particulate stimulated macrophages. J Bone Mineral Res 1993;8:1071-1079.
  25. Шерепо Н.К., Шерепо К.М. Асептическая нестабильность протеза как основная проблема тотального эндопротезирования тазобедренного сустава: пути решения //Вестник травматол. и ортопед. им. Н.Н. Приорова. – 2007. - № 1. – С. 43 – 47.
  26. Профілактика нестабільності чашки ендопротезу кульшового суглоба. – Метод. рекомендації. – Харків, 2004. – 19 с.
  27. Gustilo R.B.Pasternak H.S. Revision total hip arthroplasty wiht titanium ingrowth prosthesis and bone grafting for failed cemented femoral component loosening. Clin.Ortop.1988; 235:111-9
  28. Лоскутов О.Є., Нікіфоров І.О. Ревізійна хірургія вертлюгового компонента при реендопротезуванні кульшового суглоба // Ендопротезування суглобів (показання, техніка, помилки). – К.-Дніпропетровськ, 1997. – С. 35 – 37.
  29. Сравнительная характеристика различных методик ревизионной артропластики при асептической нестабильности вертлужного компонента эндопротезов тазобедренного сустава / Тихилов Р.М., Машков В.М., Цыбин А.В. и др. // Травматология и ортопедия России. – 2007. - № 1. – С. 5 – 11.
  30.  Профілактика ускладнень і помилок при ендопротезуванні кульшового суглоба /М.О. Корж, В.А. Філіпенко, В.О. Танькут, О.В. Танькут //Травма. – 2006. – Т.7, № 3. – С. 390 – 393.
  31. Первухин С.А. Профилактика осложнений при эндопротезировании крупных суставов нижних конечностей: Автореф. дис. ... канд. мед. наук: 14.00.37, 14.00.22 /Новосиб. гос. мед. академия МЗРФ. – Новосибирск, 2003. – 22 с.
  32.  Ускладнення первинного ендопротезування кульшового суглоба /Г.І. Герцен, М.П. Остапчук, М.Г. Мирошниченко, М.В. Ковальчук // Тотальне і ревізійне ендопротезування великих суглобів: Мат-ли наук.-практ. конф. з міжнар. участю. – К.-Львів, 2003. – С. 24 – 28.
  33.  Полівода О.М., Чатківський О.Л., Двірників Д.М. Профілактика ускладнень при первинному ендопротезуванні кульшового суглоба // Тотальне і ревізійне ендопротезування великих суглобів: Мат-ли наук.-практ. конф. з міжнар. участю. – К.-Львів, 2003. – С. 67 – 69.
  34. Kadoya Y., Kobayashi A., Ohashi H. Wear and osteolysis in total joint replacements // Acta orthop. Scand. – 1998. – V. 69, Suppl. 278. – 16 p.
  35. Nich C., Sedel L. Bone substitution in revision hip replacement // Int. Orthop. – 2006. – V. 30, N 6. – P. 525-531.
  36. Gross A.E., Allan D.G. Bone grafts in hip replacement surgery: The pelfie side. // Orthop. Clin. North (Am). - 1993. - Vol. 24. - P. 679 - 687.
  37. Paprosky W.G. Allograft reconstruction in massive acetabular defects. // Tech Orthop. - Vol. 4. - P. 44 - 53.
  38. Paprosky W.G., Laurence J., Camerron H. Femoral defect classification: clinical application. Orth.Rev., 19 (Supplement 9), 1990, P. 9 − 15.