Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Обзор литературы : 9
1.1 История развития модульной шейки бедренного компонента эндопротеза тазобедренного сустава 9
1.2 Факторы стабильности и технические характеристики фиксации модульной шейки в бедренном компоненте эндопротеза тазобедренного сустава 13
1.3 Опыт применения модульной шейки, осложнения в послеоперационном периоде и воздействие ионов кобальта и хрома на пациента 17
Глава II. Методы исследования : 36
2.1 Клинический метод...36
2.2 Рентгенологический метод ...36
2.3 Описательные шкалы...42
2.4 Лабораторный метод 43
2.5 Статистический метод 45
Глава III. Характеристика собственного клинического материала : 47
3.1 Характеристика собственного клинического материала 47
3.2 Оценка функционального состояния пациентов 51
Глава IV. Методика лечения пациентов : .54
4.1 Показания и противопоказания к оперативному лечению 54
4.2 Алгоритм применения модульных шеек .55
4.3 Планирование операции...59
4.4 Методика операции и интраоперационный анализ 74
4.5 Послеоперационный период и протокол реабилитации 80
Глава V. Анализ и обсуждение результатов исследования : .82
5.1 Функциональные результаты лечения .82
5.2 Анализ рентгенологических результатов .85
5.3 Результаты лабораторного метода исследования 88
5.4 Результаты статистической обработки данных 89
5.5 Ошибки и осложнения .90
5.6 Клинические примеры 93
Заключение .102
Выводы 113
Практические рекомендации 115
Список литературы
- Факторы стабильности и технические характеристики фиксации модульной шейки в бедренном компоненте эндопротеза тазобедренного сустава
- Рентгенологический метод
- Оценка функционального состояния пациентов
- Методика операции и интраоперационный анализ
Введение к работе
Актуальность исследования
Заболевания тазобедренного сустава на поздних стадиях часто требуют
хирургического лечения. Радикальным методом является тотальное
эндопротезирование при помощи различных конструкций эндопротезов, в том числе с различным дизайном шеек бедренных компонентов. Одной из наиболее частых причин неудовлетворенности хирургическим лечением является разница длин конечностей, вывих головки и нестабильность компонентов эндопротеза. Новые технологии производства имплантатов, такие как появление бедренных компонентов с модульной шейкой, дающей возможность выбора дополнительных углов отклонения и длины, позволяют существенно снизить риск возможных осложнений.
Во второй половине 20 века отмечен большой рост развития методов хирургического лечения коксартроза, в том числе с применением модульных систем с целью достижения значительного улучшения качества жизни пациентов в пожилом возрасте [Grupp T.M. et al., 2010]. Широко применяемые в практике иностранными специалистами, бедренные компоненты с модульными шейками показали хорошие клинические результаты по восстановлению центра ротации, что особенно важно при диспластическом коксартрозе. В отечественной литературе данный опыт представлен единичными сообщениями, что делает проблему изучения применения модульных бедренных компонентов актуальной и требует тщательного анализа. Очевидно, что важной проблемой, решаемой при данной операции, является восстановление оптимального центра ротации в суставе за счет восстановления торсии, офсета, длины конечности и, как следствие, биомеханики ходьбы.
Развитие и широкое внедрение методов планирования предстоящего оперативного вмешательства необходимы для оптимизации рабочего времени травматолога-ортопеда и снижения риска осложнений, связанных с некорректным выбором размера и дизайна имплантируемой конструкции.
Цель работы
Улучшение результатов лечения пациентов после тотального
эндопротезирования тазобедренного сустава с применением модульной шейки бедренного компонента.
Задачи исследования:
-
Уточнить показания и противопоказания к применению модульной шейки бедренного компонента при эндопротезировании тазобедренного сустава.
-
Изучить результаты лечения пациентов, перенесших тотальное эндопротезирование тазобедренного сустава с применением модульной шейки бедренного компонента.
-
Проанализировать и сравнить результаты предоперационного планирования с применением предложенного алгоритма и при помощи программного обеспечения TraumaCad.
-
Определить степень токсичности дополнительного узла трения модульного бедренного компонента в отдаленном периоде наблюдения за пациентами (до 4 лет) по результатам атомно-адсорбционной спектрометрии с электротермической атомизацией для количественного определения ионов кобальта и хрома в венозной крови.
Научная новизна исследования:
-
Определены показания и противопоказания к применению модульной шейки бедренного компонента.
-
Предложен алгоритм предоперационного планирования тотального эндопротезирования тазобедренного сустава с применением модульной шейки бедренного компонента.
-
Проведен анализ результатов тотального эндопротезирования тазобедренного сустава с применением модульной шейки бедренного компонента.
-
Обоснован выбор бедренного компонента с модульной шейкой при эндопротезировании тазобедренного сустава.
-
Подана заявка на полезную модель: "Устройство-измеритель для интраоперационной коррекции офсета и длины бедренной кости".
Практическое значение результатов
Разработанные нами методические рекомендации («Техника
предоперационного планирования эндопротезирования тазобедренного
сустава» Москва, РУДН 2014) по применению полиангулярного бедренного компонента с модульной шейкой могут быть применены оперирующими травматологами-ортопедами для оптимизации рабочего времени и снижения риска осложнений, связанных с некорректным выбором размера и дизайна имплантируемой конструкции. Точное соблюдение алгоритма предложенной нами системы предоперационного планирования значительно повышает стандарты и качество лечения пациентов.
Апробация работы
Основные положения и результаты диссертационного исследования доложены на заседании кафедры травматологии и ортопедии Российского университета дружбы народов 24 июня 2015 года. Результаты диссертационной работы докладывались на научной конференции «Виноградовские чтения» -РУДН, Москва, 24 апреля 2014.
Публикации
Результаты опубликованы в 4 научных работах, среди которых
методические рекомендации для травматологов-ортопедов «Техника
предоперационного планирования эндопротезирования тазобедренного
сустава» Москва, РУДН 2014 г., 3 статьи в рецензируемых ВАК журналах и 1 заявка на полезную модель.
Положения, выносимые на защиту:
-
Конструктивные особенности бедренного компонента с модульной шейкой обеспечивают близкое к физиологическому распределение осевых напряжений на бедренную кость за счет возможности выбора оптимального центра ротации по отношению к контралатеральной конечности.
-
Бедренный компонент с модульной шейкой является универсальным и может быть использован как у молодых активных пациентов, так и у пациентов пожилого и старческого возраста с умеренно выраженными явлениями остеопороза, за исключением случаев нетипичных вариантов анатомического строения бедренных костей.
-
Степень токсичности дополнительного узла трения бедренного компонента с модульной шейкой незначительно превышает референсные значения по количественному содержанию
Объем и структура работы
Диссертационная работа изложена на 130 странице машинописного текста и состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, списка использованной литературы и приложения. Работа содержит 8 таблиц и 78 рисунков. Указатель литературы включает 101 работу, из них 40 отечественных и 61 зарубежный источников.
Факторы стабильности и технические характеристики фиксации модульной шейки в бедренном компоненте эндопротеза тазобедренного сустава
Biedermann R., с соавторами в 2005 году отметили, что при использовании моноблочных бедренных компонентов длина нижней конечности и офсет являются взаимозависимыми параметрами и хирурги часто вынуждены примириться с непрогнозируемым изменением этих величин. Бедренный компонент с системой модульных шеек позволяет хирургам интраоперационно осуществлять независимую коррекцию длины конечности или офсета после его установки. Также это обеспечивает выбор оптимального положения бедренного компонента с учетом анатомических особенностей проксимальной части бедренной кости при восстановлении положения центра головки. Было установлено, что импиджмент бедренного и ацетабулярного компонентов повышал вероятность вывиха и ускорял износ вкладыша [48, 53]. Применение модульной шейки бедренного компонента даёт возможность отказаться от использования головки с "юбкой", которая необходима для увеличения офсета у других моноблочных бедренных конструкций [44, 68, 74, 97]. На основе сообщений зарубежных коллег во главе с Iorio N. (2006 г.) о долгосрочных клинических испытаниях по функциональности модульных соединений, которые успешно используются на протяжении многих лет, был разработан сложный тест для репликации наиболее агрессивной клинической реакции на коррозионное истирание. При разработке этого теста на ускоренную коррозионную усталость учитывались связанные с тестом факторы: величина нагрузки, тестовая частота, количество циклов, рН раствора и температура раствора. Совершенствование методики испытания позволило сделать количественный анализ потери массы головки, шеечного и бедренного компонентов. Исследование потери внутренней массы показало, что в целом продуктов износа сочленения в паре титан-титан, где используется обеспечивающая увеличенный офсет шейка в сочетании с кобальтохромовой головкой (размером +0) бедренного компонента, меньше, чем продуктов износа кобальтохромовой головки бедренного компонента размером +10.5, использующейся на моноблочных бедренных компонентах [69]. Авторы пришли к выводу, что использование головок +0 обеспечивает значительное преимущество в отношении количества продуктов износа.
Ввиду модульного исполнения шейки необходимо обеспечить надежную фиксацию и посадку компонентов так, чтобы они не могли расшататься in vivo. Было проведено тестирование дистракции шейки с целью оценки безопасности после имитированной мягкой сборки компонентов. Сила, потребовавшаяся на то, чтобы сместить шеечные компоненты от бедренного компонента, была больше, чем та, которая требуется для смещения головки с конуса шейки у моноблочных бедренных компонентов [44, 68, 74, 97].
Анатомические исследования отечественных авторов показали, что офсет изменяется в среднем в пределах 28 мм (от 29 до 57 мм), и эта величина определяется комбинацией двух основных факторов: инклинацией шейки бедренной кости (при варусной установке шейки офсет увеличивается) и размерами бедра. Диапазон офсета эндопротеза может быть уменьшен до 20 мм, если с увеличением размера бедренного компонента будет увеличиваться и длина его шейки. Сходная проблема существует при оценке положения протеза в сагиттальной плоскости. Антеверсия шейки бедренной кости варьирует в пределах 35. Стабильность бедренного компонента эндопротеза бесцементной фиксации достигается именно в позиции истинной антеверсии с возможным отклонением в незначительных пределах (около 5). И если истинное положение шейки бедренной кости по отношению к диафизу будет составлять более 25 антеверсии или, наоборот, 5 - 10 ретроверсии, то такой сустав является потенциально нестабильным. Существует несколько вариантов увеличения стабильности эндопротеза: создание правой и левой ножек с заданным собственным углом антеверсии шейки, уменьшение диаметра шейки бедренного компонента для профилактики импиджмент-синдрома, разработка индивидуальных моделей бедренных компонентов. При использовании моноблочных бедренных компонентов не всегда можно добиться правильного восстановления центра ротации сустава, поэтому в арсенале хирурга желательно иметь бедренные компоненты с системой модульных шеек, обеспечивающие восстановление тонуса мышц без чрезмерного удлинения конечности [44, 68, 74, 97]. Тонус отводящих мышц оказывает большое влияние на механическую стабильность эндопротеза и амплитуду движений сустава. Длина этих мышц и компрессирующие усилия, возникающие между суставными поверхностями, определяются высотой и латерализацией большого вертела по отношению к подвздошной кости (рис.7). Если после эндопротезирования бедро смещается медиально (уменьшение офсета), то эффективность работы отводящих мышц уменьшается (за счет уменьшения расстояния между точками прикрепления мышц), и для поддержания равновесия таза потребуются большие мышечные усилия (рис.8). Это усиление мышечной силы, в свою очередь, увеличит взаимодавление суставных поверхностей и нагрузку на ацетабулярный компонент эндопротеза. Кроме того, укорочение конечности приводит к уменьшению амплитуды движений в суставе, и возникает риск вывиха головки за счет контакта большого вертела с краем вертлужной впадины (импиджмент-синдром). В этой ситуации стабильность сустава может быть достигнута либо за счет удлинения конечности, либо путем изменения положения большого вертела. Поскольку удлинение конечности вызывает негативную реакцию пациентов, а остеотомия большого вертела производится по строгим показаниям, в дизайне самого эндопротеза должна быть заложена возможность восстановления длины шейки бедренного компонента для правильной ориентации головки без удлинения конечности [36].
Рентгенологический метод
В данной работе использовалась система Harris W.H. (приложение 1) оценки функции и качества жизни пациента до и после оперативного лечения. Несмотря на некоторые недостатки суммарных шкал, они позволяют сравнить результаты оперативных вмешательств в зависимости от патологии, конструкций эндопротезов, сроков наблюдения и соматического статуса пациентов. Для оценки болевого синдрома в работе была использована визуально-аналоговая шкала (ВАШ), представляющая собой горизонтальную линию с шагом в 1 см (рис. 24).
Визуальная аналоговая шкала (ВАШ) представляет собой прямую линию длиной 10 см, начало которой соответствует отсутствию боли - «нет боли». Конечная точка на шкале отражает мучительную невыносимую боль – «интенсивная боль». Линия может быть как горизонтальной, так и вертикальной. Пациенту предлагается сделать на этой линии отметку, соответствующую интенсивности испытываемой им в данный момент боли. Расстояние между началом линии «нет боли» и сделанной больным отметкой измеряют в сантиметрах и округляют до целого значения. Каждый сантиметр на визуальной аналоговой шкале соответствует 1 баллу. Визуальная аналоговая шкала является достаточно чувствительным методом для количественной оценки боли и полученные данные хорошо коррелируют с другими методами измерения интенсивности боли.
Целью данного исследования являлась оценка уровня токсичности дополнительного узла трения модульного бедренного компонента в отдаленном периоде наблюдения за пациентами до 4 лет по результатам атомно-абсорбционной спектрометрии с электротермической атомизацией для количественного определения ионов кобальта и хрома в венозной крови. Метод прямого измерения ионов кобальта и хрома в крови основан на резонансном поглощении света свободными атомами металлов, возникающем при пропускании света через слой атомного пара анализируемого материала в графитовой печи атомно-абсорбционного спектрометра с электротермической атомизацией.
Содержание ионов кобальта и хрома определяются величиной интегрального аналитического сигнала и рассчитываются по предварительно установленному градуировочному графику.
Пробы крови объемом 0,5 куб. см отбирали из вены в микропробирки и консервировали добавлением 1 куб. мм гепарина на 1 куб. см крови. Пробы крови хранили в морозильной камере не более 5 дней. Далее пробу крови объемом 50 куб. мм разводили в 3 раза 1%-м раствором аскорбиновой кислоты. Разведение пробы учитывали в расчетной формуле результата анализа в виде коэффициента К. В качестве холостого опыта использовали 1%-й раствор аскорбиновой кислоты. Полученные после подготовки к анализу растворы проб крови и растворы холостых проб измеряли на атомно-абсорбционном спектрометре, подготовленном для определения кобальта и хрома. Для серии однотипных анализов в количестве 20 измерений готовили не менее 3 холостых проб. Объем дозированной пробы вводили с клавиатуры компьютера по запросу программы: в графитовую печь вводили дозатором 10 куб. мм подготовленной анализируемой пробы (т.е. разведенной в 3 раза), добавляли 10 куб. мм модификатора (1,5% нитрата палладия), затем осуществляли запуск температурно-временной программы работы печи. После завершения всех этапов программы анализа на дисплее компьютера получали величину интегрального аналитического сигнала, массу и концентрацию определяемого компонента относительно градировочного графика. Точность настройки прибора проверяли введением аттестованных смесей заданной концентрации. В случае невыполнения условий стабильности градуировочной характеристики осуществляли рекалибровку.
Оценка функционального состояния пациентов
Предоперационное планирование по рентгенограммам костей таза производили с использованием алгоритма, предложенного в нашей клинике и при помощи программы TraumaCad. Анатомические ориентиры костей таза представлены на схеме (рис.28).
Предоперационное планирование по алгоритму, предложенному в нашей клинике [13], производили в следующем порядке:
На первом этапе определяли и размечали оси таза и пояснично-крестцового отдела позвоночника. Данное вычисление выполняли по рентгенограммам в передне-задней проекции с внутренней ротацией нижней конечности 15-20 градусов (рис.19). Начинали с разметки основных видимых ориентиров, по отношению к которым были обозначены основные оси и установлено положение таза в пространстве. Линия 1 является вертикалью таза и прошла по центру крестца, перпендикулярно которой отметили линию 2, проходящую через крестцово-подвздошный сустав. Далее - линию 3, проходящую между нижними краями «фигур слез» [94] и к ней перпендикулярно провели линию 4, также определяющую вертикаль таза по центру лобкового симфиза. Следующим шагом определяли ротацию таза в пространстве путем сравнения линий 1 и 4. В случае наложении их друг на друга мы получили оптимальную проекцию таза для выполнения предоперационного планирования. Дополнительной линией 5, соединяющей седалищные бугры при условиях параллельности к 2 и 3 линиям достигали оптимального положения костей таза. Равное расстояние между анатомическими ориентирами, образующими линии 2, 3 и 5 к пересечениям с линиями 1 и 4 доказывало оптимальное положение таза в пространстве для предоперационного планирования (рис.29). Рисунок 29. Схема разметки осей таза (данные автора) Определение и разметка осей бедренной кости с измерением шеечно-диафизарного угла (инклинации) в двух проекциях позволяла: 1. Улучшить визуализацию анатомических ориентиров проксимального отдела бедренной кости и адекватно оценить офсет, учитывая физиологическую антеторсию шейки бедренной кости. 2. Оценить истинную проекцию костномозгового канала для корректного предоперационного планирования размера бедренного компонента. Данный этап начинали с разметки линии 6 - анатомической оси бедренной кости, которая являлась среднедиафизарной линией. Далее отмечали линию 7, отображающую шеечно-диафизарный угол (рис.30).
Схема определения и разметки осей бедренной кости с и змерени ем шеечно-диафи зарного угла (CCD 145 -146DG) (да нные автора) Определение и разметку истинного центра ротации тазобедренного сустава с измерением угла Виберга - точка 9 [73], начинали с обозначения окружности головки пунктиром 8. Путем наложения шаблона на рентгенограмму получали истинное значение наружного диаметра. Выбор диапазона размеров вертлужного компонента производили с учетом прибавления от 4 до 6 мм к значению истинного наружного диаметра для достижения наилучшей фиксации и предотвращению возможного недопокрытия (рис.31).
Далее приступали к расчету угла центра головки и эркера вертлужной впадины (СЕ) по Вибергу, который указывал на взаимное расположение головки и впадины, а также являлся для нас одним из основных признаков в диагностике дисплазии. Линия 11 была параллельна линиям 1 и 4, а линия 12, в свою очередь, соединяющая центр головки и эркер впадины, образовывала угол с вертикалью таза (рис.32).
Методика операции и интраоперационный анализ
После завершения операции на операционном столе производили компрессию нижних конечностей эластичными бинтами для профилактики тромбоэмболических осложнений. Для уменьшения болевого синдрома конечность иммобилизировали деротационным сапожком на 1 сутки.
После операции пациентов в течение суток наблюдали в условиях реанимационного отделения, где им проводили коррекцию гомеостаза посредством инфузий растворов электролитов, профилактика развития анемии путем аутогемотрансфузии и адекватное обезболивание через эпидуральный катетер. Также пациентам выполняли рентгенографию костей таза в передне-задней проекции с захватом диафизов бедренных костей. На полученных рентгенограммах, прежде всего, оценивали значения офсета, длины конечностей, положение бедренного компонента относительно интрамедуллярного канала и позиционирование вертлужного компонента. Также в раннем послеоперационном периоде пациенты выполняли изометрические напряжения мышц нижних конечностей и дыхательную гимнастику с целью профилактики гипостатических осложнений. Со вторых суток после операции разрешалось садиться в постели, исключая чрезмерное сгибание, приведение и наружную ротацию оперированного бедра для профилактики вывиха головки эндопротеза. Ходьба с дополнительной опорой на ходунки или костыли разрешалась пациентам в присутствии лечащего врача на вторые сутки после операции. В последующие дни пребывания в стационаре пациенты самостоятельно осваивали ходьбу с костылями без полной опоры на оперированную конечность. Ограничение нагрузки 10-15% от массы тела пациента до 6 недель после операции необходимо для наилучшей остеоинтеграции компонентов эндопротеза. В течение всего периода стационарного лечения и до 3 месяцев после операции в амбулаторном режиме пациенты продолжали заниматься реабилитацией, направленной на восстановление движений в нижней конечности.
Для профилактики тромбообразования в глубоких венах голени и тромбоэмболий применяли низкомолекулярные гепарины до 35 суток, аспирин до 14 суток и эластичное бинтование нижних конечностей до 2 месяцев. Антибиотики широкого спектра действия вводили в день операции с профилактической целью и последующие 3 суток для профилактики инфекционных осложнений.
Через 1,5 месяца на контрольном осмотре оценивали жалобы пациента, амплитуду движений, степень атрофии мышц, наличие отеков на нижних конечностях и рекомендовали прохождение курса реабилитации. На плановом осмотре через 3 месяца оценивали жалобы пациента, степень атрофии мышц, амплитуду движений (возможность активного выноса конечности при ходьбе), положение и интеграцию компонентов эндопротеза на рентгенограммах (отсутствие остеолиза вокруг компонентов эндопротеза позволяло рекомендовать пациенту переходить к полной нагрузке на оперированную конечность без дополнительной опоры). На плановом осмотре через 6 и 12 месяцев после оперативного лечения оценивали жалобы пациента, степень атрофии мышц и амплитуду активных движений. На рентгенограммах уделяли особое внимание адаптации бедренной кости к нагрузке, положению и интеграции компонентов эндопротеза [29]. Глава V Анализ и обсуждение результатов исследования
Осмотры пациентов проводились через 1,5, 3, 6, 12 месяцев, 2, 3 и 4 года. Средний период наблюдения пациентов: I группа - 3,7 года, II группа -3,5 года (диаграмма 6).
Оценка интенсивности болевого синдрома до и после операции демонстрировало снижение уровня болевых ощущений уже на первом контрольном осмотре в I группе с 5,9 до 2,4, во II группе с 6,8 до 2,9. Стабильный прием обезболивающих препаратов на контрольных осмотрах отмечали пациенты, страдающие ревматоидным артритом - 3 клинических случая (2,8%), у которых нестероидные противовоспалительные препараты входили в постоянную терапию. Пациенты с двусторонним коксартрозом и с тяжелыми формами диспластического коксартроза в 85 % случаев снижали суточную дозу нестероидных противовоспалительных препаратов. У пациентов с отсутствием послеоперационных осложнений болевой синдром значительно снизился к 6 месяцам с момента операции: в I группе с 5,9 до 0,8, во II группе с 6,8 до 1,1; к 12 месяцам с момента операции: в I группе с 5,9 до 0,4, во II группе с 6,8 до 0,7; к 24 месяцам с момента операции: в I группе с 5,9 до 0,2, во II группе с 6,8 до 0,5; к 36 месяцам с момента операции: в I группе с 5,9 до 0,2, во II группе с 6,8 до 0,4 (диаграмма 7 и 8). 36 мес Оценка функции и качества жизни пациентов, до и после оперативного лечения, по шкале W.H. Harris выявила прогрессивное улучшение в обеих группах наблюдения: в I группе с 54 до 182, во II группе с 49 до 179. К 6 месяцу отмечено повышение всех показателей в 2,76 раза, далее положительная динамика происходила более плавно, а начиная со второго года вышла и оставалась на своем фиксированном уровне. Наиболее активно повышался показатель «интенсивность болевого синдрома», где положительная динамика отмечалась уже в первую неделю после операции и наглядно демонстрировалась на первом послеоперационном осмотре. Такие показатели как «деформация» и «амплитуда движений» показали не менее прогрессивную положительную динамику прироста показателей к первому послеоперационному осмотру и сохранили ее на протяжении всего периода наблюдения за пациентами. Менее активен в раннем послеоперационном периоде показатель «функция», положительная динамика которого вышла на стабильный уровень к 6 месяцу (диаграмма 9 и 10). В обеих группах с увеличением срока наблюдения отмечается стойкое снижение плохих и удовлетворительных результатов и увеличение хороших и отличных.