Фактори, що впливають на розвиток асептичного розхитування компонентів ендопротеза кульшового суглоба

Факторы которые влияют на развитие асептической нестабильности компонентов ендопротеза тазобедренного сустава.

Гайко Г.В., Сулима А.Н., Подгаецкий В.М.

Украина г. Киев ГУ ИТО АМН Украины

Асептическая нестабильность (больше 80 % всех осложнений ендопротезирования), есть показанием к ревизионому ендопротезированию тазобедреного сустава. Авторы сравнили клинико-рентгенологические даные 236 больных, у которых возникло это осложнение, и соответственые даные 236 больных у котрих ендопротез остается стабильным на протяжении 10-ти лет (контрольная група). Изучали данные анамнеза, рентгенологические тесты Споторно-Романьоли, индексы Барнет-Нордин и Нобле. Авторы выявили, что в контрольной группе в большенстве случав, 70 % планирование и выполнение протезирования было адекватным, в отличие от больных исследуемой групы, где без нарушений обошлось только в 20% случаев. Сравнили так же выраженность признаков изнашывания компонентов ендопротеза в исследуемой и контрольной групах. Установили, что они имели место в 29 % случаев в иследуемой группе, и только 10 % контрольной. Авторами виявлено факторы, которые повлияли на уменьшение площади контакта и прочности фиксации между компонентом протеза и костью, привели к развитию асептической нестабильности компонентов ендопротеза у больных протезированых в Республиканском центре ендопротезирования ИТО АМНУ.

Ключевые слова: асептическая нестабильность, ревизионное ендопротезирование тазобедренного сустава, предоперационое планирование ендопротезирование.

Factors which influence the development of the aseptic instability of the hip joint prostesis components.

Gaiko G.V , Sulima O.M. , Pіdgaєtskiy V.M.

Ukraine g. Kiev of ITO AMN of the Ukraine

The aseptic instability (more than 80% all complications of endoprotesis), exists by indication to revizion endoprotesis of hip joint. The authors compared the clinical and X-ray of 236 patients, in whom this complication arose, and the stadi of 236 patients in endoprotesis he remains stable for a period of 10 years (control). Studied data of anamnesis, roentgenological tests of Spotorno-Romanoli, indices Barnet- Nordin and Noble. The authors revealed, that in the control group in previous, 70% planning and fulfillment of prosthetics were adequate, in contrast to the patients of control being investigated, where without the disturbances she managed only in 20% of cases. They compared so the manifestation of the signs of the components of endoprotesis in investigated and control. Established that they occurred in 29% of cases in the group, and only 10% of control. By the authors the factors, which influenced the reduction in area of contact and strength of fixation between the component of prosthesis and the bone, led to the development of the aseptic instability of the components of endoprotesis in sick in the republic ortopedics center.

The keywords: aseptic instability, revision endoprotesion of hip joint, planning endoprotesion.

УДК 616.728.2-089-77: 616-007-021.4

Фактори, що впливають на розвиток асептичного розхитування компонентів ендопротеза кульшового суглоба.

Гайко Г.В., Сулима О.М., Підгаецький В.М.

Україна м. Київ ДУ ІТО АМН України

ВСТУП

Зі збільшенням кількості ендопротезувань, значно зросла кількість його ускладнень. 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 ускладнення остаточно не визначені, що не дає змоги своечасно попередити 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]. На сьогодні існує нагальна потреба в визначенні причин розвитку асептичної нестабільності компонентів ендопротеза, з метою її профілактики виникнення та утворення дефектів кісткової тканини. [22]

Мета роботи – З’ясувати фактори, що впливають на розвиток 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 та анкетні 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.

Виявляли 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 та статистично оброблені.

Результати та їх обговорення

Аналізуючи результати протезування у хворих контрольної та дослідної груп, ми визначили значною мірою 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 % ( р>0,006). Індекс Барнет-Нордін не відповідав формі застосованої ніжці в дослідній групі 70 %, в контрольні групі 30 % ( р>0,007).

Індекс Нобле не відповідав за формою використаного протеза в дослідній групі в 75 %, в контрольній групі в 25 %.( р>0,007). Різниці достовірні. Діаграма представлена на мал.1

Мал.1 Відповідність 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 % ( р>0,008).Різниці по групах достовірні. 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 проведеними нами біомеханічними дослідженнями .

Ми порівняли, також техніку виконання ендопротезування в дослідній та контрольні групі. До порушення техніки ендопротезуваннями віднесли випадки, 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. Діаграма на мал.2 відображає відсоток та співвідношення технічних помилок в обох групах.

Мал.2 Невідповідність 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 (р>0,008).Різниці по групах достовірні.

Термін “виживання” ендопротеза залежить також від використаної конструкції та наявності функціонального покриття протеза. З метою вивчення впливу характеру покриття ендопротеза на стабільність компонентів, нами виконано 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 зразках з функціональним покриттям (3,9-5,6 мПА) у порівнянні з непокритими зразками ( 0,4-0,8 мПА).

Це підтверджено також і нашими клінічними спостереженнями, в яких 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 становила менше 11%, що також стало однією з причин виникнення асептичної нестабільності компонентів протеза під час його функціонування.

Порівняли рентгенологічні ознаки зношення компонентів ендопротеза в дослідній та контрольні групах. Визначили, що на протязі 10-ти років вони з’явились в 29 % випадків в дослідній групі та тільки 10 % в контрольній (р>0,007).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 гістоморфологічно вивчали тканини, взяті під час ревізійного протезування гістоморфологічно. У всіх випадках виявлені часточки зношування матеріалів пари тертя ендопротеза (поліетилену та металу) та макрофагально-гігантоклітинну реакцію на чужорідне тіло.Це характерно для гранулематозного запалення низької активності. 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 більшості займалися тяжкою фізичною працею (56 %). Розподіл за тяжкістю праці представлено на мал.5.

Мал.5.Розподіл хворих за тяжкістю праці в контрольній та дослідній групі.

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

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

Вид нестабільності	Фактори, які призводять до зменшення площі контакту ложе та компонента протеза та розвитку його нестабільності
Вид нестабільності	Неадекватне планування операції, %	Порушення техніки операції, %	Зношення компонентів протезу, %	Всього, %
рання (до 5-ти років)	11,3 %	18,4 %	-	29,7
середній, (5-10-ть років)	18,2 %	12,3 %	6,5 %	37
піздній, (більше 10-ти років)	2,4 %	8,1 %	22,7 %	32,2
Всього	31,9 %	38,8 %	29,2 %	100,0

Як видно з таблиці основними причинами нестабільності стали помилки в плануванні типу фіксації та самої конструкції ендопротеза - 31,9%, що привело до невідповідності анатомічних умов ложа та компонентів ендопротеза. Також суттєвими 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, що впливають на зменшення площі контакту та міцності щеплення між компонентом протеза та кісткою, вплинули на розвиток 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 також впливають на швидкість розвитку нестабільності.

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

Алок Бансал. Асептическая нестабильность эндопротеза тазобедренного сустава // Ортопед., травматол. и протезир. – 1998. - № 3. – С. 123 – 125.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Шерепо К.М. Патогенетические аспекты асептической нестабильности эндопротеза тазобедренного сустава // Ортопед., травматол. и протезир. – 1999. - № 1. – С. 42 – 48.
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.
Нуждин В.И. Ревизионное эндопротезирование тазобедренного сустава // Вестник травматол. и ортопедии им. Н.Н. Приорова. – 2001. - № 2. – С. 66 – 72.
Glant TT, Jacobs JJ, Molnбr G, et al: Bone resorption activity of particulate stimulated macrophages. J Bone Mineral Res 1993;8:1071-1079.
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.
Профілактика нестабільності чашки ендопротезу кульшового суглоба. – Метод. рекомендації. – Харків, 2004. – 19 с.
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
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.
Kadoya Y., Kobayashi A., Ohashi H. Wear and osteolysis in total joint replacements // Acta orthop. Scand. – 1998. – V. 69, Suppl. 278. – 16 p.
Nich C., Sedel L. Bone substitution in revision hip replacement // Int. Orthop. – 2006. – V. 30, N 6. – P. 525-531.
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.
Paprosky W.G. Allograft reconstruction in massive acetabular defects. // Tech Orthop. - Vol. 4. - P. 44 - 53.

<>20.Paprosky W.G., Laurence J., Camerron H. Femoral defect classification: clinical application. Orth.Rev., 19 (Supplement 9), 1990, P. 9 − 15. Cause to the aseptic instability of the components of endoprotesis of hip joint.