Прецизионных персонифицированных направителей при эндопротезировании коленного сустава

Предлагаем ознакомится со статьей на тему: "Прецизионных персонифицированных направителей при эндопротезировании коленного сустава" от профессионалов для людей. Предлагаем полное описание проблематики и методологии.

Прецизионных персонифицированных направителей при эндопротезировании коленного сустава

Тотальное эндопротезирование считается признанной операцией в лечении хронических дегенеративных заболеваний коленного сустава. Десятилетняя выживаемость коленных эндопротезов, по разным источникам, достигает 92-98% [1; 2].

Однако, несмотря на высокие показатели выживаемости, от 14% до 39% пациентов не удовлетворены функциональными результатами тотального замещения коленного сустава [3]. Неудовлетворенность пациентов обусловлена следующими жалобами [4]:

1. Боль в переднем отделе коленного сустава.

2. Нестабильность при среднем сгибании коленного сустава.

3. Неполное сгибание в суставе.

4. Неполное восстановление функции сустава.

Существенные гендерные и расовые различия в анатомии коленного сустава до сих пор заставляют хирургов идти на компромиссы при выборе размера имплантов, резекторных блоков. Mahoney с соавт. в своем исследовании показали, что у 40% мужчин и 68% женщин, перенесших ТКА, наблюдается «нависание» бедренного компонента более 3 мм, что приводит к двукратному усилению болевого синдрома [5].

Мальпозиция компонентов в корональной и сагиттальной проекции при тотальном эндопротезировании коленного сустава является фактором повышенного риска расшатывания компонентов, боли и нестабильности [6].

Точное позиционирование компонентов коррелирует с благоприятными функциональными результатами и быстрым течением реабилитации [7].

С использованием механической навигации при ТЭП КС риск мальпозиции импланта, по данным литературы, достигает 20-40%, в том числе в крупных центрах эндопротезирования [7-9].

Компьютерная навигация, по данным Cheng T. с соавт., Schmitt J. С соавт., позволяет обеспечить точную ориентацию компонентов в корональной и сагиттальной проекциях, однако менее эффективна в определении ротации компонентов по сравнению с механической навигацией. Кроме того, использование компьютерной навигации увеличивает время операции и повышает риск возникновения переломов в области внедрения штифтов, пинов (направляющие стандартные 2-мм стержни для резекторных блоков) [10; 11].

Эти проблемы привели к разработке индивидуальных резекторных блоков и направителей для штифтов, преследующих цель улучшить пространственную ориентацию импланта, восстановить нормальную или максимально близкую к физиологичной биомеханике коленного сустава для каждого пациента.

Несмотря на то что на сегодняшний день в зарубежной литературе опубликованы работы, изучавшие эффективность применения PSI (pacient specific instrumentation — индивидуальный инструментарий для каждого пациента) при ТЭП КС, однако анализ публикаций до сих пор не позволяет сформировать единого мнения о перспективности данного направления в ортопедии.

Одним из потенциальных преимуществ PSI является возможность «предоперационной навигации» и планирования операции. Данная технология позволяет хирургу заложить уровень резекции, а также подобрать оптимальный размер компонента заранее, что в свою очередь приводит к лучшему пониманию и осуществлению плана во время операции [12]. Второе преимущество заключается в возможности более точного позиционирования импланта в корональной и аксиальной проекции в сравнении с традиционной методикой [13].

Выполнение предоперационного КТ или МРТ позволяет точно оценить взаимоотношение надмыщелковой оси, задних мыщелков, блоковидной борозды для выставления ротации бедренного компонента, а также бугристости и гребня большеберцовой кости для выставления ротации большеберцового компонента. Кроме того, использование PSI позволяет сократить время операции, количество необходимых хирургических инструментов, соответственно затраты на их стерилизацию и хранение [14].

Исходя из результатов выше приведенных исследований, предполагаемые преимущества PSI не однозначны.

PSI является новой технологией, и на сегодняшний день это перспективное направление в эндопротезировании крупных суставов.

Цель – освоить технологию разработки индивидуальных направителей для позиционирования стандартных резекторных блоков при тотальном эндопротезировании коленного сустава в соответствии с предоперационным планом.

Материалы и методы

В 2016-2017 году в РНИИТО им. Р.Р. Вредена было выполнено эндопротезирование коленного сустава у 3 пациентов с использованием индивидуальных направителей для установки стандартных резекторных блоков.

Для этого пациентам до операции выполнялось КТ-исследование с шагом 0,5 мм для построения трехмерной модели высокого разрешения оперируемой нижней конечности. В программе 3Dslicer выполнялось сегментирование костей нижней конечности и построение трехмерных моделей сегментов скелета. Затем в программе Blender проектировались референтные линии:

Общая механическая ось нижней конечности: от центра ротации головки, которая определялась как центр сферы, вписанной в головку 3D-модели бедренной кости, до центра голеностопного сустава.

Механическая ось бедренной кости: от головки до центра коленного сустава.

Механическая ось большеберцовой кости: от возвышения до центра голеностопного сустава.

Чрезнадмыщелковая линия (хирургическая): от высшей точки латерального надмыщелка к ямке за надмыщелковым возвышением медиального надмыщелка.

Относительно трехмерных моделей бедренной и большеберцовой костей были созданы и ориентированы 3 плоскости:

1. Плоскость дистальной резекции бедренной кости: располагалась перпендикулярно механической оси бедренной кости, при этом высота резекции имела возможность интраоперационной коррекции.

2. Плоскость передней резекции бедренной кости: располагалась под углом 95º к плоскости дистального опила в сагиттальной плоскости и параллельно хирургической чрезнадмыщелковой линии

3. Плоскость проксимальной резекции большеберцовой кости (рис. 1): создана перпендикулярно механической оси большеберцовой кости.

Рис. 1. Плоскость проксимальной тибиальной резекции

Ротация тибиального компонента устанавливалась по линии, соединяющей место прикрепления задней крестообразной связки к медиальной трети бугристости большеберцовой кости (линия Akagi).

В связи с использованием КТ для построения моделей решено было использовать костные ориентиры для исключения влияния толщины остатков хрящевого покрова на позиционирование индивидуальных направителей.

Для большеберцового компонента была использована передняя межмыщелковая площадка большеберцовой кости и межмыщелковое возвышение, а для бедренного компонента — передняя кортикальная пластинка дистального отдела бедра.

Отверстия для пинов позиционированы в соответствии с их положениями в стандартных резекционных блоках.

Физические модели направителей печатались на 3D-принтере.

Рис. 2. Трехмерные модели направителей для штифтов

Был использован стандартный медиальный доступ к коленному суставу.

Операционное вмешательство выполнялось по технике tibia first (техника резекции предполагала первичный опил большеберцовой кости).

После удаления менисков и мобилизации задней крестообразной связки прикладывался тибиальный направитель (рис. 3).

Рис. 3. Интраоперационная фотография. Установка тибиального направителя

Устанавливались пины, лекалом осуществлялся контроль уровня резекции. После этого помещался стандартный резекторный тибиальный блок, позиция которого проверялась экстрамедуллярным стержнем, выполнялся опил большеберцовой кости.

Для опила дистального конца бедренной кости индивидуальный блок прикладывался к суставной поверхности мыщелков бедра и переднему кортикалу дистального метафиза (рис. 4).

Рис. 4. Интраоперационная фотография. Установка бедренного направителя

Остеофиты не удалялись до выполнения опилов с целью сохранить конгруэнтность в зоне контакта поверхностей индивидуального направителя и кости.

После этого устанавливались направляющие штифты для дистального и переднезаднего стандартных резекторных блоков. После позиционирования стандартных резекторных блоков осуществлялся экстрамедуллярный контроль их положения относительно механической оси и последовательно выполнялись дистальный и передний опилы дистального конца бедренной кости.

Далее стандартно осуществлялась имплантация компонентов протеза.

На контрольных телерентгенограммах оценивалась правильность положения компонентов эндопротеза относительно механической оси.

Из трех прооперированных пациентов в двух случаях на послеоперационных телерентгенограммах компоненты эндопротеза были установлены согласно трехмерному предоперационному планированию.

У одного больного потребовалась интраоперационная коррекция оси и ротации при помощи механической навигации в процессе установки бедренного направителя.

Читайте так же:  Артроз фасеточных суставов шейного отдела

Использование методики трехмерного предоперационного планирования с применением резекторных блоков требует отличного знания анатомии и опыта в эндопротезирования коленного сустава.

В процессе освоения данной методики был выявлен ряд проблем, полезных для начинающего ортопеда при ознакомлении с данной методикой.

Внедрение новых технологий неизбежно связано с рядом типичных трудностей. Наиболее сложной являлась разработка первого направителя. В первом случае разработанные направители имели примитивный дизайн, который требовал большего расхода PLA-материала и не был удобен в обращении (шероховатые поверхности и острые углы импланта создавали отрицательное тактильное чувство при его позиционировании).

В следующих 2 случаях концепции индивидуальных направителей были учтены предыдущие ошибки и использован другой материал (SBS). Данный материал обладает меньшей жесткостью, чем PLA, что может приводить к мальпозиции направителя при избыточном применении силы во время установки.

Что, возможно, и привело в третьем случае к использованию механической навигации для корректировки оси и ротации бедренного компонента.

Также следует отметить, что планирование первого случая потребовало больше времени на сегментирование (разделение изображения для выделения отдельных анатомических областей, в частности костей) и проектирование направителей, но при дальнейшей отработке техники время выполнения сокращается примерно в 2-3 раза (от 10 часов до 2-3 часов соответственно). При наличии базовых элементов для проектирования направителей время может быть сокращено еще больше.

Кроме того, одним из факторов, влияющих на продолжительность разработки индивидуального имплантата, является использование КТ с подавлением артефактов, которое существенно ускоряет процесс сегментирования в случае наличия металлоконструкций в проксимальном отделе бедра, костях таза или на контралатеральной стороне.

Разработка индивидуальных направителей осуществлялась совместно с оператором, что, на наш взгляд, является одним из ключевых факторов для правильного позиционирования компонентов эндопротеза, исключая риски ошибок в заложении ротации и пространственной ориентации при их проектировании, что также находит подтверждение в иностранных источниках [15].

Вывод: по нашему мнению, первый опыт применения индивидуальных направителей был удачен; серия данных случаев показала, что разработка индивидуальных направителей связана с рядом организационных и технологических трудностей, но вполне осуществима.

Данная технология легко воспроизводима и может быть использована на базе травматологического отделения, при наличии соответствующего оборудования, поэтому мы рекомендуем ее для внедрения в клиническую практику.

Типы эндопротезов коленного сустава

Основные виды операции по эндопротезированию коленного сустава

Говоря в целом, существует два основных варианта операции эндопротезирования коленного сустава:

Одномыщелковый эндопротез замещает только часть изношенного сустава, поэтому данная операция показана пациентам с поражением одного мыщелка коленного сустава. Также такую операцию чаще назначают молодым пациентам, ведущим активным образ жизни (включая занятия спортом). Наиболее часто к такой операции прибегают при поражении медиального мыщелка, но этот тип вмешательства может быть применен и у пациентов с очаговым остеонекрозом или вторичным остеоартритом. В 1993 году одномыщелковое эндопротезирование коленного сустава потеряло свою популярность у хирургов по ряду разных причин, но в основном за счет высокой успешности процедуры тотального (полного) замещения коленного сустава. . Интерес к данной процедуре был возрожден благодаря внедрению минимально-инвазивных технологий и хороших отдаленных результатов операции.

Тотальное эндопротезирование коленного сустава может быть классифицировано по признаку степени механической стабильности эндопротеза на:

Несвязанный

Полусвязанный

Связанный или хиндж

У большинства пациентов, направляемых на тотальное эндопротезирование коленного сустава, передняя крестообразная связка оказывается несостоятельна. Во время операции ее удаляют. Задняя крестообразная связка часто сохраняет свою целостность и функцию, и во время операции ее могут оставить.

Несвязанные протезы или протезы с сохранением задней крестообразной связки разработаны с учетом оставления ЗКС (posterior cruciate ligament, PCL) на месте. Этот тип протезов очень успешен и является самым популярным выбором хирурга. Компоненты эндопротеза не связаны между собой и стабильность обеспечивается за счет собственного связочного и мышечного аппарата пациента.

Полусвязанные эндопротезы или протезы с замещением задней крестообразной связки используются, когда сохранение ЗКС невозможно или когда хирург предпочитает использовать в данном случае более стабильный протез. Эти эндопротезы обладают большей стабильностью благодаря различным техническим особенностям, включая наличие большого выступа на тибиальном компоненте, который при движении в протезе взаимодействует с прямоугольным вырезом в феморальном компоненте. Задняя часть выреза оканчивается перпендикулярной поперечной перекладиной, предотвращающей подвывих тибиального компонента во время разгибания коленного сустава.

Обе операции: и эндопротезирование с замещением, и с сохранением ЗКС являются очень успешными процедурами, с выживаемостью более 95% за 10 лет послеоперационного наблюдения.

Связанный эндопротез, или хиндж: в таком типе протеза тибиальные и феморальные компоненты соединены между собой при помощи шарнирного механизма. Их используют в случаях., когда коленный сустав выраженно нестабилен, и связки не смогут удержать сустав в случае установки другого типа эндопротеза. Крайне редко такой тип протеза становится первоочередным выбором хирурга, о нем заходит речь в случаях выраженного повреждения и деформации коленного сустава. Чаще всего такие эндопротезы используются у пациентов пожилого возраста при выполнении повторного (ревизионного) вмешательства. Вследствие увеличенной механической нагрузки на такой протез, срок службы его не такой долгий, как у менее связанных вариантов.

Эндопротезирование коленного сустава выгоднее консервативного лечения

Влияние хирургии. Каковы результаты артропластики коленного сустава?

Исследование американских экономистов в медицинской отрасли показало, что ортопедические операции имеют ощутимые социальные и экономические последствия

Эндопротезирование коленного сустава (или полная коленная артропластика) – одна из самых успешных из продлевающих жизнь процедур, избавляющая от боли в суставе 90% пациентов, позволяя им вернуться к работе и существенно улучшить качество жизни.

Новое исследование, опубликованное в 2013 журналом «Journal of Bone and Joint Surgery», проведенное медицинскими экономистами, подтвердило, что полная замена коленного сустава является экономически эффективным средством для лечения пациентов с остеоартритом финальной стадии. Подсчитывая косвенные сбережения человека, возвращающегося к работе после операции, исследователи нашли пожизненную социальную чистую прибыль для пациентов, которым проводят замены колена, в среднем в размере $10,000-30,000, что по нынешнему курсу составляет от 600 тысяч рублей до 1,7 миллиона. Крайне интересно, когда в последний раз подобные исследования проводились в нашей стране?

Ежегодно в США проводится более 600 000 операций по замене коленного сустава. Благодаря увеличению среднего возраста работающих, а также росту проблемы ожирения, ожидается, что спрос на операции по замене коленного сустава превысит 3 млн к 2030 году.

Учитывая повышенное внимание к эффективности затрат на здравоохранение, в этом исследовании сравнивали прямые и косвенные расходы между хирургическими и не хирургическими методами лечения. Увеличенные прямые затраты на коленный сустав (например, все медицинские расходы на операцию и реабилитацию) в среднем составили $20,635, но эти расходы компенсируются косвенной экономией в $39,565.

Видео удалено.
Видео (кликните для воспроизведения).

85 % из общественных чистых сбережений в размере $10,000 — $30,000, приходится на косвенную экономию от увеличения доходов, благодаря повышенной вероятности возвращения к работе и продуктивной экономической активности. Другими словами — человек продолжает трудиться, получает зарплату, ведет активный образ жизни. Оставшиеся 15 % общественных сбережений складываются из непрямых расходов, таких как меньшее количество пропущенных рабочих дней и снижение выплат по инвалидности.

Читайте так же:  Подвывих нижнечелюстного сустава

Исследование оценивает социальные сбережения (чистая стоимость) приблизительно в $12 миллиардов более, чем от 600,000 операций по замене колена, проводимых каждый год в США. Эти социальные сбережения прежде всего накапливаются пациентами и работодателями.

фото с сайта http://www.anationinmotion.org/value/knee/

Краткие факты

  • Половина пациентов, которым проводится операция по замене коленного сустава, моложе 65 лет, и большинство из них трудоспособны.
  • Исследование выявило возможность экономии около $12 млрд из более чем 600.000 операций по эндопротезированию коленного сустава, проводимых в США ежегодно.
  • Спрос на тотальное эндопротезирование коленного сустава, как ожидается, превысит 3 млн. операций к 2030 году, что составляет $60 млрд сбережений пациентов в жизни общества, получающих лечение.
  • Полные результаты исследования представлены в августовском номере (2013) журнала «Костная и суставной хирургия».

FAQ

Что является наиболее распространенной причиной хронической боли в коленном суставе?

Наиболее распространенной причиной хронической боли в коленном суставе и инвалидности является артрит. Хотя существует много разновидностей артрита, чаще всего боль вызвана остеоартритом, ревматоидным артритом, или пост-травматическим артритом.

Что такое эндопротезирование коленного сустава и зачем оно?

Врач может порекомендовать операцию по замене суставов, если человек испытывает сильные боли в колене или скованность, которая появляется во время отдыха или повседневной деятельности; при хроническом воспалении и отеке сустава, которых не лечит ни лечебная физкультура, ни отдых или лекарства, или же при деформации колена.

Как проводилось исследование?

Используя статистический инструмент скрытая марковская модель, исследователи подсчитали стоимость тотального эндопротезирования коленного сустава для пациентов путем сопоставления прямых и косвенных затрат на хирургические и не хирургические методы лечения.

Такие параметры, как затраты и качество жизни были включены в марковскую модель для оценки влияния хирургического вмешательства на расходы пациента и его качество жизни. Допущения модели были разработаны с использованием утверждений и данных исследования, а также клинико-экспертного заключения и информацией в научной литературе.

Какие выводы можно сделать из исследования?

Исследование показало, что у пациентов, которым была проведена операция по эндопротезированию коленного сустава, чистая выгода в расчете на одного пациента в среднем составляет от $10,000 — $30,000.

Как данное исследование будет использоваться в будущем и каково его влияние на расходы на здравоохранение?

Это первое исследование, которое показало важность социальных и экономических последствий, связанных с операциями по замене коленного сустава. Оно представляет интерес при анализе затрат и выгод эндопротезирования коленного сустава и мер, которые будут влиять на доступность данной процедуры.

Очень надеемся, что подобное исследование проведут и российские экономисты.

Ревизия или повторная замена эндопротеза коленного сустава

К эндопротезированию суставов сегодня прибегают все чаще и чаще. Благодаря новым суставам люди избавляются от боли, возвращаются к активной жизни, забывают о мучавшей их проблеме. Но такой отличный эффект наступает не у всех пациентов. Несмотря на то, что современные имплантаты надежны и долговечны, к ревизии коленного сустава обращаются до 10% прооперированных по поводу эндопротеза. Во время вмешательства удаляют установленный имплантат и на его место ставят новый искусственный сустав.

Почему возникают проблемы с эндопротезом?

Проблемы с первичным эндопротезированием возникают по разным причинам – от длительного эксплуатирования до нарушения ортопедического режима. Сегодня наибольшую опасность отторжения имплантата представляют изменения в конструкции и в самом материале эндопротеза. Другой серьезной причиной, требующей ревизии, является хирургическая инфекция. Показатели инфицирования после имплантации достигают по разным данным от одного до 12%. Наконец, эндопротез приходится менять в связи с его износом. Конструкция протеза из-за постоянной нагрузки на него, периодических неловких движений постепенно расшатывается, опять возникают нестерпимые боли и ограниченность движений. Пациент приходит к тому же состоянию, которое у него было до операции и испытывает те же проблемы.

Как избежать ревизии эндопротеза?

Ревизионные операции проходят труднее, они дольше длятся, что увеличивает риск осложнений, особенно инфекционных. Любая операция – это настоящий стресс для организма, часто психологическая проблема для самого пациента. Большие сложности возникают при дефиците костной массы, явлениях остеопороза и остеолиза. Во время операции необходимо восстановить баланс мягких тканей, заместить образовавшиеся дефекты, найти оптимальный вариант протеза. Это предъявляет большие требования к квалификации и опыту хирурга и специализации клиники. Надо, чтобы в отделении был предоставлен полный спектр моделей протезов и комплект необходимого инструментария.

Но при добросовестном подходе к выбору медицинского центра и врача можно вернуть работоспособность сустава даже поле ревизионного вмешательства и возвратиться к привычному образу жизни. Чтобы избежать преждевременной повторной операции надо:

  • обговорить с хирургом сроки эксплуатации протеза;
  • узнать долговечность материала, из которого он сделан;
  • не забыть рассказать о возможных аллергических реакциях, о контактном дерматите, если он есть;
  • подойти со всей серьезностью к выбору квалифицированного и опытного специалиста;
  • довериться только специализированной с современным оснащением ортопедической клинике;
  • заранее провести санацию всех хронических очагов инфекции (посетить стоматолога, отоларинголога);
  • избавиться от лишних килограммов;
  • придерживаться строго ортопедического режима в течение всей жизни, не подвергать ногу нагрузкам, избегать поднятия тяжести, исключить экстремальные виды спорта и т.д.

Показания к ревизионной операции

  1. Парапротезная инфекция с воспалительной реакцией.
  2. Подтвержденная рентгеном и клиникой асептическая нестабильность эндопротеза.
  3. Несостоятельность разгибательного аппарата.
  4. Механическое повреждение искусственного протеза, сдвиг его деталей в пространстве, нарушение механической конструкции.
  5. Рецидив злокачественных или доброкачественных новообразований.

Все эти проблемы требуют быстрого и адекватного решения. При этом необходимо учитывать многие факторы — причину ревизии, возраст и активность пациента, состояние кости и мягких тканей. Кроме того, существует достаточно большое количество противопоказаний, которые хирург принимает во внимание.

Противопоказания к замене эндопротеза

Есть противопоказания абсолютные (когда радикальное вмешательство запрещено) и относительные. В каждом конкретном случае решение принимает врач. Перед операцией необходимо обследоваться. Помимо стандартных анализов, больному назначают рентген колена (КТ, МРТ), развернутую коагулограмму, рентгенденситометрию, ЭхоКГ (по показаниям) и др. Тщательное обследование и детальный сбор анамнеза помогут выбрать оптимальную тактику вмешательства.

Опрос и сбор данных перед ревизионным вмешательством

В случае ревизионного протезирования у пациента выясняются следующие вопросы:

  1. Дата имплантации.
  2. Тип протеза (поверхностная замена, ротационный протез с осевой стабилизацией, шарнирный протез с осевой стабилизацией.
  3. Период времени между инфекцией и ревизионным протезированием.
  4. Причина эксплантации этого протеза (асептическое ослабление, септическое ослабление, инфекция, перепротезный перелом).
  5. Количество дебридментов (удаления омертвевших/некротизированных тканей), промываний/ дренирований и синовэктомий.
  6. Дальнейшее лечение с помощью спейсера с использованием пластмассы Палакос [Palacos], включая данные о периоде времени.
  7. Использование антибиотикосодержащих цепей.
  8. Применение временного фиксатора.
  9. Как долго длился период восстановления и были ли осложнения.

Эндопротезирование коленного сустава. История эндопротезирования

Эволюция эндопротезирования коленного сустава. Предшественником современных технологий эндопротезирования можно считать резекционную и интерпозиционную артропластику. В 1826 г. Barton предпринял попытку резекции анкилозированного сустава с положительным ближайшим результатом. В 1861 г. Ferguson сообщил об успешном сохранении движений в коленном суставе на протяжении 5 лет после интерпозиции мягких тканей между резецированными суставными поверхностями. В конце XIX и в начале XX в. интерпозиция аутологичных мягких тканей, а также аналогичных материалов животного происхождения, между суставными поверхностями для предотвращения анкилоза стала получать широкое распространение. Некоторые хирурги использовали и более твердые материалы: стекло, резину, кость. В частности Gluck первым предложил в 1891 г. двухполюсный петлевой протез из слоновой кости, фиксируемый при помощи цемента из канифоли, пемзы и гипса, а в 1894 г. – однополюсной колпачок из слоновой кости с интрамедуллярной ножкой, имплантируемый в большеберцовую кость.

Читайте так же:  Опухоль коленного сустава внутренняя сторона

Типичными проблемами, возникающими после интерпозиционной артропластики коленного сустава, были укорочение нижней конечности, выраженный воспалительный процесс, инфекционные осложнения и повторное анкилозирование. Это побудило хирургов к изучению возможности использования альтернативных материалов, в частности металла и пластмасс.

В 1938 г. Venables и Stuck впервые использовали для артропластики кобальт-хромовый стальной сплав, который не подвергался коррозии и обладал высокой износостойкостью. В 1940 г. Campbell и Boyd, а в 1942 г. Smith-Petersen предложили кобальт-хромовые колпачковые эндопротезы для мыщелков бедренной кости. Позже к модели Smith-Petersen для усиления фиксации протеза была добавлена ножка, что несколько улучшило ближайшие результаты.

В конце 40-х годов XX в. появились первые попытки применения полимерных материалов для интерпозиции между суставными концами бедренной и большеберцовой костей: Samson использовал целлофан, Kuhn и Potter – нейлон, a Taylor – флюон.

В 1950 г. Marquart сообщил о применении стального, а чуть позже De Palma – акрилового однополюсного имплантата для плато большеберцовой кости. Macintosh предложил металлические полированные имплантаты различных размеров и толщины для медиального и латерального мыщелков большеберцовой кости, а также оригинальную технику их применения: после минимальной резекции плато за счет подбора оптимальной толщины корригировалась деформация конечности, а блоки удерживались in situ натяжением коллатеральных и крестообразных связок коленного сустава. Позже McKeever, пытаясь улучшить стабильность фиксации, добавил к данной конструкции короткий интрамедуллярный киль по нижней поверхности.

В 1952 г. Rocher использовал акриловый колпачковый протез для мыщелков бедренной кости, а в 1954 г. Kraft и Levinthal – акриловый эндопротез дистальной трети бедренной кости с интрамедуллярной металлической ножкой для замещения дефекта после резекции гигантоклеточной опухоли.

Однополюсные эндопротезы для мыщелков бедренной и большеберцовой костей позволяли достигнуть удовлетворительных ближайших результатов, однако довольно быстро наступало асептическое расшатывание, сопровождающееся выраженным болевым синдромом. Высоким оставался и уровень инфекционных осложнений.

В XX в. первые удачные попытки одновременно заменить и бедренную и большеберцовую суставные поверхности были предприняты Walldius и Shiers, разработавшими и применившими полностью связанные петлевые конструкции с интрамедуллярными ножками и металло-металлической парой трения.

Ножки бедренных компонентов не имели вальгусного отклонения и, таким образом, данные имплантаты были универсальными для правого и левого коленного сустава, и предназначались для бесцементной фиксации. В 1958 г. Valldius к своему эндопротезу добавил передний фланец, замещающий надколенниковую борозду, а длину интрамедуллярных ножек увеличил до 10 см. У эндопротеза, предложенного позднее, длина большеберцового компонента составляла 15 см, а бедренного – 17,5 см.

Однако простой петлевой шарнир не мог воспроизвести сложную серию движений, возникающих в коленном суставе во время нормального цикла ходьбы, так как поперечная ось, вокруг которой происходит сгибание и разгибание в коленном суставе, не фиксирована, а постоянно меняется, описывая кривую в форме запятой. Кроме этого, сгибание и разгибание сопровождаются качением и скольжением между мыщелками бедренной и большеберцовой костей.

В дополнение к сгибанию и разгибанию в коленном суставе происходят отведение – приведение, а также ротация внутрь и наружу.

Поэтому после имплантации петлевых протезов процент раннего асептического расшатывания и инфекционных осложнений был довольно высок. В дальнейшем протезы петлевого типа совершенствовались и в настоящее время их современные цементные модификации используются у пациентов с выраженной нестабильностью коленного сустава и при ревизионном эндопротезировании.

Следующим шагом в развитии эндопротезирования коленного сустава стало появление шарнирных конструкций, замещающих бедренно-большеберцовое сочленение, которые имитируют полицентрическую ротацию и позволяют ротационные движения при сгибании. Так, Gunston для создания эндопротеза использовал низкофрикционную концепцию Chanly: пара трения кобальт-хромовый стальной сплав – полиэтилен, фиксация компонентов при помощи костного цемента. Схожие конструкции в 70-х годах были разработаны Sheehan, а также Walker и соавт. Ранние результаты применения эндопротезов данного типа превосходили петлевые конструкции, однако отдаленные результаты оставляли желать лучшего.

Важным этапом эволюции эндопротезирования коленного сустава стало появление трехполюсных эндопротезов коленного сустава, которые были представлены в 1973 г. в США lnsall и соавт. и в Великобритании Freeman и Swanson. Имплантаты данного типа предназначены для замещения как бедренно-большеберцовых, так и бедренно-надколенниковых суставных поверхностей и до настоящего времени с небольшими модификациями используются в большинстве тотальных замещений коленного сустава.

Первые отечественные петлевые модели эндопротезов коленного сустава

В РНИИТО им. Р.Р. Вредена проблема эндопротезирования коленного сустава стала активно изучаться с 1991 г. в 10-м отделении, где под руководством проф. К.А. Новоселова были спроектированы и разработаны современные модели имплантатов, проведены их клинические испытания, усовершенствование и затем налажено промышленное серийное производство металлополимерного тотального эндопротеза коленного сустава с полицентрическим шарниром в НПО «Феникс».

Классификация

Современные модели эндопротезов коленного сустава по количеству восстанавливаемых суставных поверхностей можно разделить следующим образом:

эндопротезы бедренно-надколенникового сочленения.

Тотальное эндопротезирование коленного сустава

Трехполюсные эндопротезы в зависимости от выраженности механической связи между бедренным и большеберцовым компонентом условно разделяют на:

Наиболее часто имплантируемые в настоящее время эндопротезы коленного сустава можно отнести к категории полусвязанных или частично-связанных, в которых конструктивно заложено ограничение подвижности в одной или более осях движения. Степень «связанности» варьирует в очень широких пределах. Она определяется соотношением формы бедренного компонента и пластмассовой части большеберцового компонента в трех плоскостях, в которых происходят движения в суставе.

Необходимо избегать избыточной ротации большеберцового компонента внутрь, так как это может привести к наружному подвывиху надколенника. При правильном ротационном положении середина большеберцового компонента проецируется на одной линии с внутренним краем бугристости большеберцовой кости и первым межпальцевым промежутком стопы.

При выраженных фронтальных деформациях после минимальной резекции большеберцовой кости на ее внутреннем или наружном мыщелке может сохраняться зона дефекта. Если высота дефекта кости менее 5 мм и он занимает до 50% поверхности внутреннего или наружного мыщелка большеберцовой кости, то рекомендуется его замещение костным цементом, при необходимости с армированием винтами. Если высота дефекта составляет 6-10 мм и он превышает по площади 50% соответствующего мыщелка, то показана его алло- или аутопластика с использованием материала, оставшегося после выполнения спилов бедренной и большеберцовой костей. Костные трансплантаты обычно фиксируют винтами. Если дефект более 10 мм высотой и отсутствует возможность выполнения костной пластики, то могут быть применены:

Читайте так же:  Воспаление суставной сумки коленного сустава лечение

металлические подкладочные модульные блоки или клинья, фиксируемые к большеберцовому компоненту;

смещение уровня резекции дистально, с использованием максимально толстого полиэтиленового вкладыша;

латерализация или медиализация большеберцового компонента в сторону от зоны дефекта до 3-4 мм.

[2]

В случае замены надколенника производят резекцию его суставной поверхности в соответствии с толщиной пателлярного компонента, подготавливается отверстие для ножки имплантата.

После завершения спилов бедренной и большеберцовой костей удаляют остеофиты на задних частях мыщелков бедренной кости и внутрисуставные тела из задних частей капсулы, после чего при помощи специальных шаблонов еще раз проверяют симметричность сгибательного и разгибательного промежутков. Величина коррекции оси конечности, амплитуда движений и стабильность сустава могут быть оценены и во время пробной сборки, после установки всех примерочных компонентов эндопротеза соответствующих размеров. При необходимости на этом этапе выполняют дополнительную мобилизацию мягких тканей.

Если разгибательный промежуток уже, чем сгибательный, то коленный сустав будет либо нестабильным в положении сгибания, либо сохраниться сгибательная контрактрура. Нестабильный коленный сустав в положении сгибания приводит к выраженным затруднениям при ходьбе вверх и вниз по лестнице, а также при подъеме из положения сидя. Ограничение разгибания коленного сустава вызывает относительное укорочение нижней конечности и усиливает нагрузку на бедренно-надколенниковое сочленение при ходьбе, поэтому для изолированного увеличения разгибательного промежутка необходимо произвести повторную резекцию дистальной части мыщелков бедренной кости, обращая внимание на то, чтобы не повредить зоны прикрепления коллатеральных связок. Перед повторным выполнением спилов нужно проверить тщательность удаления остеофитов из задних частей мыщелков бедренной кости и внутрисуставных тел. Если после дополнительной дистальной резекции разгибательный промежуток по-прежнему остается узким, то следует осторожно продолжить мобилизацию задней части капсулы от бедренной кости, принимая во внимание близость сосудисто-нервного пучка.

Если сгибательный промежуток меньше разгибательного, то коленный сустав нестабилен при разгибании или, чаще, ограничено сгибание. Данная ситуация является наиболее частой причиной разгибательной контрактуры после тотального эндопротезирования коленного сустава. Как правило, это возникает при контракции ЗКС или выборе слишком большого размера бедренного компонента эндопротеза. При этом во время пробной сборки эндопротеза можно заметить, как по мере сгибания полиэтиленовый вкладыш приподнимается и выталкивается кпереди. Для увеличения сгибательного промежутка рекомендуется постепенная мобилизация большеберцового прикрепления ЗКС до тех пор, пока коленный сустав не достигнет полного сгибания. После релиза тонус связки должен остаться достаточным для предотвращения заднего подвывиха голени, в противном случае необходимо использовать модель эндопротеза, предусматривающую заднюю стабилизацию. Если после мобилизации ЗКС сгибательный промежуток остается слишком узким, то тогда следует уменьшить размер бедренного компонента, проведя повторные резекции, которые удалят дополнительный слой с задних частей мыщелков бедренной кости. Последним вариантом является увеличение угла наклона спила плато большеберцовой кости кзади, но не более чем до 7°.

Если как при разгибании, так и сгибании сохраняется остаточная тугоподвижность с минимальным по толщине вкладышем, это означает либо недостаточную резекцию костной ткани или, реже, неправильную мобилизацию мягких тканей. В данной ситуации следует выполнить дополнительную резекцию большеберцовой кости, так как это равномерно увеличит как сгибательный, так и разгибательный промежутки.

Для обеспечения нормальной кинематики коленного сустава крайне важно соблюдение высоты суставной линии. Ее анатомические ориентиры: 2 см проксимальнее верхушки малоберцовой кости, 1 см дистальнее нижнего полюса надколенника и 3 см дистальнее медиального надмыщелка бедренной кости.

Одномыщелковое эндопротезирование коленного сустава: отдаленные результаты

В PHИНТО им. Р.Р. Вредена с 1991 по 2004 гг. было выполнено 780 тотальных эндопротезирований коленного сустава, из которых 172 составили ревизионные вмешательства. В период с 1991 по 1998 гг. имплантировались только шарнирные модели тотального эндопротеза коленного сустава, преимущественно производства НПО «Феникс» и реже Waldemar Link. В общей сложности было выполнено 184 первичных и 151 ревизионных замещений сустава с использованием данных конструкций.

Начиная с октября 1998 г. при первичном эндопротезировании в большинстве случаев применялись несвязанные модели тотальных эндопротезов коленного сустава, и в течение последующих пяти лет было установлено 429 имплантатов различных зарубежных производителей: AGC Biomet Merck, F/S II Sulzer, Next Gen Zimmer, Gemini II Waldemar Link, LCS De Puy Johnson & Johnson и др.

После эндопротезирования коленного сустава с использованием данных моделей за период наблюдения с 1998 по 2004 гг. необходимость в ревизионных вмешательствах возникла в 21 случае. Их причинами были боли в переднем отделе коленного сустава у 9 пациентов, развитие раннего нагноения у 2 и позднего – у 5 больных, а также асептическое расшатывание компонентов эндопротеза, обусловленное погрешностями выполнения первичной операции у 5 пациентов.

Одномыщелковое эндопротезирование коленного сустава

Одномыщелковое эндопротезирование коленного сустава – это реконструктивное хирургическое вмешательство, предусматривающее замещение патологически измененных суставных поверхностей на искусственные только во внутреннем или наружном отделе бедренно-большеберцового сочленения для снижения интенсивности болевого синдрома, восстановления амплитуды движений в коленном суставе и опороспособности нижней конечности.

[3]

Первые попытки использовать колпачковые металлические однополюсные эндопротезы для мыщелков бедренной кости были предприняты в 1940 г. Campbell и Boyd, а в 1942 г. – Smith-Petersen. Однако добиться значительного уменьшения болей при этом не удалось. Позже к модели, предложенной Smith-Petersen, для увеличения прочности фиксации эндопротеза была добавлена короткая бедренная ножка, что позволило получить более благоприятные ближайшие результаты. В 1950 г. Marquardt, а в 1958 г. Macintosh предложили однополюсные эндопротезы для суставной поверхности одного из мыщелков большеберцовой кости, однако частым осложнением была миграция имплантата. McKeever дополнил протез мыщелка большеберцовой кости коротким Т-образным килем по нижней поверхности, что способствовало улучшению фиксации, но, тем не менее, асептическое расшатывание развивалось довольно быстро.

В начале 70-х годов прошлого века Мarmor разработал двухполюсный эндопротез для замещения суставной поверхности мыщелков бедренной и большеберцовой костей во внутреннем или наружном отделе коленного сустава. Компоненты конструкции имели анатомическую форму, бедренный был металлический, а большеберцовый – полностью полиэтиленовый с плоской верхней поверхностью; они фиксировались к костям при помощи костного цемента. В последующем для лучшего распределения механических нагрузок на большеберцовую кость и усиления прочности цементной фиксации большеберцовый компонент был модифицирован и стал состоять из полиэтиленового вкладыша, неподвижно фиксирующегося на металлической части.

Из-за конструктивно заложенной неконгруэнтности искусственных суставных поверхностей в конструкции данного типа площадь контакта между бедренным и большеберцовым компонентами довольно мала, что приводит к возникновению значительных локальных нагрузок. Поэтому при использовании тонких вкладышей наблюдается быстрый износ полиэтилена, приводящий к асептическому расшатыванию большеберцового компонента. Присутствие металлической большеберцовой части требует более тонкого полиэтиленового вкладыша, чем в случае полностью полиэтиленового компонента или резекции плато на большую глубину, что также является нежелательным, так как в этом случае имплантат опирается на мягкую губчатую кость с тенденцией к миграции в дистальном направлении. В настоящее время большинство авторов придерживаются мнения, что если суставные поверхности одномыщелкового эндопротеза неконгруэнтны, то толщина полиэтиленовой части должна быть не менее 8 мм, хотя и более толстые вкладыши со временем изнашиваются.

Читайте так же:  Разрыв сухожилия плечевого сустава симптомы

Отдаленные результаты применения одномыщелковых эндопротезов

Для обеспечения стабильности коленного сустава во время хирургического вмешательства при менисковом эндопротезировании требуется точное восстановление правильного натяжения крестообразных и коллатеральных связок. Поэтому нестабильность коленного сустава, в частности несостоятельность ПКС, может негативно отразиться на сроке функционирования анатомических одномыщелковых эндопротезов несвязанного типа. В связи с этим при одномыщелковом эндопротезировании рекомендуется обширная нотч-пластика, т. е. удаление всех остеофитов из межмыщелковой вырезки бедренной кости, которые потенциально могут нарушить целость ПКС.

Большинство авторов считают одномыщелковое эндопротезирование показанным больным с дегенеративно-дистрофическими заболеваниями с изолированным поражением внутреннего или наружного отдела коленного сустава в возрастной группе старше 60 лет. При любых поражениях коленного сустава воспалительной этиологии, например ревматоидном артрите, одномыщелковое эндопротезирование противопоказано, так как неуклонное прогрессирование патологического процесса в соседнем отделе сустава приводит к неудовлетворительным отдаленным клиническим результатам, даже если в момент операции макроскопически хрящ представляется интактным.

При надлежащей имплантации одномыщелкового эндопротеза в случае дегенеративно-дистрофических заболеваний развитие изменений в смежном отделе коленного сустава резко замедляется. Прогрессирование дегенеративно-дистрофического процесса в бедренно-надколенниковом сочленении и импиджмент надколенника могут быть следствием неправильной установки бедренного компонента с его избыточным смещением кпереди. Пателлофеморальный артроз I-II стадии не является противопоказанием, так как коррекция фронтальной оси нижней конечности при одномыщелковом эндопротезировании разгружает внутреннюю фасетку надколенника и медиальный участок надколенниковой борозды на мыщелках бедренной кости, на которых наиболее часто наблюдаются выраженная фибрилляция или полнослойные дефекты хряща, поэтому дополнительные вмешательства на переднем отделе коленного сустава не требуются.

[1]

При одномыщелковом эндопротезировании важно восстанавливать измененную ось нижней конечности только до нейтрального положения, так как ее гиперкоррекция может вызвать перегрузку и последующее прогрессирование деформирующего артроза в соседнем отделе сустава. Cartier и соавт., анализируя десятилетние исходы одномыщелкового эндопротезирования, связывают наилучшие отдаленные результаты с достижением гипокоррекции оси конечности на 1-2°. Причем для коррекции деформации нижней конечности достаточно лишь удаления краевых костно-хрящевых разрастаний с мыщелков бедренной и большеберцовой костей, без релиза коллатеральных связок и капсулы сустава, а восстановление нормального натяжения мягких тканей достигается путем подбора вкладыша соответствующего размера. Гипокоррекция более 2° может неблагоприятно сказываться на параллельности искусственных суставных поверхностей друг другу и способствовать неравномерному распределению механических нагрузок. Следует отметить, что возможность восстановления оси конечности зависит не только от степени поражения капсульно-связочного аппарата дегенеративно-дистрофическим процессом, но и от дизайна эндопротеза и техники его имплантации.

Опубликованные результаты изучения отдаленных исходов одномыщелкового эндопротезирования с подвижным менисковым полиэтиленовым вкладышем более однородны. По данным Murray и соавт., оценившими 143 одномыщелковых менисковых эндопротезирований внутреннего отдела коленного сустава, выполненных с учетом строгих критериев отбора, 10-летняя выживаемость несвязанных имплантатов составила 98%. Price и Svard, наблюдая за 420 пациентами, пришли к выводу, что необходимость в выполнении ревизионных вмешательств за 15-летний период после применения конструкций данного типа составляет всего лишь 5,7%.

Engh и McAuley сообщают, что в среднем через 7 лет после одномыщелкового эндопротезирования коленного сустава 46 пациентам в возрасте от 40 до 60 лет уровень ревизионных вмешательств составил 28%. В 10 случаях причиной повторной операции явился износ полиэтиленового вкладыша, защелкивающегося в металлическом большеберцовом компоненте. Pennington и соавт., подводя 11-летние итоги 45 одномыщелковых эндопротезирований, выполненных пациентам моложе 60 лет, зафиксировали отличные результаты в 39, а хорошие – в 3 случаях. Ревизионные вмешательства были выполнены в связи с износом неподвижного полиэтиленового вкладыша у двоих больных и асептическим расшатыванием большеберцового компонента – у одного больного. Помимо этого, в 9 наблюдениях имело место бессимптомное прогрессирование патологического процесса в соседнем отделе сустава, выявленное при рентгенографии.

Weale и соавт., изучив отдаленные исходы 31 одномыщелкового и 130 тотальных эндопротезирований коленного сустава и не найдя между ними статистически значимых различий, кроме более легкой ходьбы по лестнице у больных первой группы, высказывают мнение, что одномыщелковое эндопротезирование вполне может быть рекомендовано для пациентов моложе 60 лет, когда можно предполагать, что первичная операция не будет последней, так как ревизионное вмешательство при несостоятельности частичной артропластики технически проще, чем при неудаче тотальной замены сустава или корригирующей остеотомии. У большинства больных при ревизионных вмешательствах после одномыщелкового эндопротезирования с успехом могут использоваться модели тотальных эндопротезов коленного сустава, предназначенные для первичных хирургических вмешательств, в том числе предполагающие сохранение ЗКС. Наличие дефектов костей может потребовать их замещения аутотрансплантатами из спилов мыщелков смежного отдела коленного сустава, костным цементом с армированием винтами или металлическими блоками-клиньями, а также использования компонентов тотального эндопротеза с модульными интрамедуллярными ножками.

Необходимо отметить, что после предшествующей корригирующей остеотомии большеберцовой кости основные сложности при тотальном эндопротезировании коленного сустава связаны не с дефектами костной ткани, а со следующими факторами:

обеспечение адекватного хирургического доступа из-за сокращения расстояния между плато и бугристостью большеберцовой кости и укорочения связки надколенника;

сложность выполнения равномерной резекции плато под углом 90° к механической оси большеберцовой кости в связи с внесуставной вальгусной деформацией ее верхней трети;

затруднение в достижении баланса коллатеральных связок.

Одномыщелковое эндопротезирование после неудавшейся корригирующей остеотомии большеберцовой кости приводит к неприемлемым результатам из-за перегрузки наружного отдела коленного сустава и быстрого прогрессирования деформирующего артроза. Так, Rees и соавт. отметили 28% неудовлетворительных исходов в течение 5 лет, потребовавших проведения ревизионной тотальной артропластики.

Видео удалено.
Видео (кликните для воспроизведения).

В последние годы в связи с общей тенденцией в травматологии и ортопедии к снижению тяжести хирургических вмешательств за счет бережного отношения к мягким тканям и максимально возможному сохранению костной ткани стала приобретать популярность малоинвазивная техника имплантации одномыщелковых эндопротезов, при которой используется ограниченный парапателлярный доступ, без вывиха надколенника. Преимущества по сравнению с традиционной обширной артротомией заключаются в снижении травматизации разгибательного аппарата и минимальной кровопотере, что положительно сказывается на выраженности болевого синдрома и сроках восстановления функции коленного сустава, позволяя сократить пребывание в специализированном ортопедическом стационаре до одних суток.

Источники


  1. Мазнев, Н. Артрит, артроз, подагра. Болезни суставов. Авторские методики лечения / Н. Мазнев. — М. : Рипол Классик, Дом. XXI век, 2010. — 512 c.

  2. Ревматические заболевания. В 3 томах. Том 1. Основы ревматологии. — М. : ГЭОТАР-Медиа, 2011. — 368 c.

  3. Диагностика и лечение дегенеративно-дистрофических поражений суставов / ред. И. В. Шумада. — М. : Здоровья, 2016. — 200 c.
Прецизионных персонифицированных направителей при эндопротезировании коленного сустава
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here