Схематично ендопротез кульшового суглоба складається з ацетабулярного компонента (чашки), стегнового компонента (ніжки) і головки. Розрізняють імплантати цементної і безцементного фіксації.
Ацетабулярного компонент (чашка) ендопротеза
Чашка безцементного фіксації складається з металевої основи і вкладиша. Металеву основу безцементного вертлужного компонента ендопротеза найчастіше виготовляють з титану. За формою металева чашка зазвичай має вигляд півсфери або усіченої півсфери. Для ревізійного протезування іноді використовують овальні вертлюжної компоненти. Деякі моделі ендопротезів мають додаткові елементи кріплення у вигляді пелюстків, виступів на екваторі, скоб, пластин, шипів і т.д.
Первинну фіксацію чашки забезпечують шляхом вкручування або щільної посадки забиванням за рахунок різниці розміру кісткового ложа і вертлужного компонента ( «press-fit» ефект). Деякі хірурги встановлюють чашку, однакову за розміром з кістковим ложем (розмір-в-розмір з останньої фрезою), в цих випадках фіксація досягається за рахунок застосування гвинтів.
Сучасна металева основа безцементного чашки ендопротеза по зовнішній поверхні має пористе покриття у вигляді дрібних кульок, дроту або плазмового напилення титану. Доведено ефективність використання гідроксиапатиту для стимуляції остеогенезу.
Найбільш вразливою частиною ендопротеза кульшового суглоба є вузол тертя, тому велику увагу приділяють вибору полімерного складу вкладиша, товщині і способу фіксації його в чашці, розміром і матеріалом головки, технології виробництва імплантату.
Дані про швидкість зносу у вузлі тертя свідчать про те, що в парі тертя метал-поліетилен знос поліетилену становить 0,2 - 0,5 мм / рік, в парі тертя кераміка-поліетилен - 0,1 мм / рік, в парі тертя метал -метал стирання металу становить 0,002 мм / рік, а кераміки в парі тертя кераміка-кераміка - 0,001 мм / рік.
Оскільки саме в парі тертя утворюються субмикроскопические продукти тертя, токсичні для клітин, робота над оптимізацією її параметрів постійно триває.
Зазвичай вкладиш виготовляють з ультрависокомолекулярного поліетилену (ultra-high-molecular-weight-polyethylene - UHMWPE) методом виточування або надточного вакуумного пресування. Від якості, чистоти і точності виготовлення вкладиша залежить термін служби його в вузлі тертя ендопротеза.
Чашка цементної фіксації ендопротеза в більшості випадків не має металевої основи і виготовляється з UHMWPE.
Зазвичай зовнішня поверхня цементної чашки має ребристу поверхню для кращого контакту з кістковим цементом і рентгеноконтрастні елементи у вигляді кілець з дроту. Фланець цементної чашки ендопротеза виготовляють у вигляді «полів капелюха», що при імплантації перешкоджає виходу кісткового цементу при тиску на чашку, ущільнює кістковий цемент і тим самим покращує проникнення цементу в кістку і елементи чашки.
Розрізняють повнопрофільні (звичайні) і низькопрофільні (при дисплазії кульшової западини) цементні чашки ендопротезів. Залежно від форми чашки цементної фіксації поділяють на класичні, класичні модифіковані з фланцем, класичні чашки низькопрофільні, цементні чашки з ексцентричною ямкою під головку.
Традиційно поліетиленова ацетабулярного чашка ендопротеза фіксується в підготовленому кістковому ложі за допомогою кісткового цементу. Оскільки поліметилметакрилат (ПММА) не є клеєм, фіксація досягається за рахунок проникнення цементу в пори губчастої кісткової тканини і нерівності поліетилену, Тому, якщо внутрішня стінка вертлюжної западини гладка, необхідно передбачити формування спеціальних каналів і отворів. Поліетиленова чашка, в свою чергу, повинна мати на зовнішній поверхні жолоба достатньої глибини і ширини для фіксації цементу. Як правило, вони мають прямокутну форму і пов'язані один з одним, що сприяє міцному зв'язування цементу. Нахил краю поліетиленовою чашки в сторону виїмки для головки забезпечує більшу стабільність суглоба. У 80-х роках був розроблений новий дизайн поліетиленовою чашки ендопротеза, впрессованной в металеву оболонку з пористим покриттям для кращої фіксації цементу. Експериментальні дослідження методом кінцевих елементів показали більш рівномірний розподіл напруги на цемент і вертлюжної западини. Проте подальші клінічні спостереження не виявили суттєвих переваг цього типу чашок.
Головки ендопротеза виробляють з нержавіючої сталі, сплаву кобальт-хрому, цирконієвої і алюмінієвої кераміки, металу титану. Діаметр головок становить 22, 26, 28 і 32 мм. З впровадженням поперечно-пов'язаного поліетилену з'явилася можливість використання головок більшого діаметра. Головку встановлюють на конус стегнового компонента, який виконаний за принципом конуса Морзе. Головки діаметра 22 мм дозволяють застосовувати більш товстий поліетиленовий вкладиш, сприяють зменшенню об'ємного зносу поліетилену, розподілу сил через всю сферу головки на чашку, але при цьому створюють більшу контактний тиск на чашку і мають більш високий рівень ризику вивиху головки.
Виходячи з даних клінічної практики, головки ендопротезів діаметром 22 мм доцільно імплантувати пацієнтам, у яких розміри вертлужного компонента знаходяться в інтервалі від 44 до 46 мм, а головки діаметром 32 мм - хворим, у яких розміри чашок варіюють в інтервалі від 58 мм і більше. Найчастіше знаходять застосування головки діаметром 28 мм.
Застосування пари тертя метал-метал дозволило значно частіше застосовувати головки великих розмірів - від 36 мм і більше. Збільшення діаметра головки ендопротеза дозволяє підвищити стабільність в штучному суглобі без істотного збільшення лінійного і об'ємного зносу.
Стегновий компонент ендопротеза
Стегнові компоненти ендопротезів виготовляють із сплавів Со-Cr-Мо, нержавіючої медичної сталі, сплавів титану. Філософія побудови ніжок йде по шляху максимального зближення модуля пружності штучного матеріалу і кісткової тканини.
Стегнові компоненти ендопротеза кульшового суглоба бувають безцементного і цементної фіксації.
Найбільш часто застосовуються стегнові компоненти ендопротезів комбінованої фіксації. За формою виділяють циліндричні ніжки (AML, DePuy; Versys Beaded Midcoat, Versys Fiber Metal Midcoat, Zimmer) і клиновидні. Останні, в свою чергу, поділяють на клиновидні прямі (Spotorno, Versys ЕТ), клиновидні з прямокутним перетином (Zweymuller), клиновидні ніжки, зігнуті в проксимальному відділі (Muller) і конічні (Wagner).
Для забезпечення вторинної (біологічної) фіксації ніжки мають нерівну поверхню, жолоби або виступи. Шорсткість досягається корундірованіем (піскоструминної обробкою). Цей тип обробки характерний для клиновидних ніжок. Більш виражена пористість досягається спеціальними покриттями з кульок, дрібної дроту, плазмовим напиленням металу.
Цементні ніжки ендопротезів, як правило, виготовляють з кобальт-хромового сплаву або сталі. Це обумовлено тим, що ці матеріали мають велику жорсткість і не руйнують цементну мантію.
За формою виділяють вигнуті ніжки, що повторюють форму кісткового каналу (Charnley, Muller) і прямі клиновидні (типу Exeter, СРТ).
За структурою поверхні розрізняють поліровані і шорсткі ніжки. Перший варіант обробки має перевагу, так як при цьому зберігаються мікроруху на кордоні цемент-метал, і зменшується навантаження на з'єднання цементу з кісткою.
Центратори і пробки
У цементному ендопротезуванні часто застосовують центратори, які дозволяють правильно встановлювати ніжку і забезпечують формування рівномірної цементної мантії.
Перед установкою ніжки в дистальний відділ каналу стегнової кістки вводять пробку-заглушку (спеціальну пластикову або виготовлену з губчастої кістки), яка перешкоджає подальшому проходженню кісткового цементу і створює необхідні умови для компресії кісткового цементу при введенні ніжки ендопротеза.
Р.М. Тіхілов, В.М. Шаповалов
РНІІТО ім. Р.Р. Вредена, СПб