Ендопротезування кульшового суглоба при наслідках реактивних артритів

Краткое описание

Державна установа
«Інститут патології хребта та суглобів
імені професора М.I.Ситенка Академії медичних наук України»

На правах рукопису

УДК 616.728.2-089.2

Бондаренко Станіслав Євгенович

Ендопротезування кульшового суглоба
при наслідках реактивних артритів

14.01.21 травматологія та ортопедія

Дисертація на здобуття наукового ступеня
кандидата медичних наук

Науковий керівник
Філіпенко Володимир Акимович,
заслужений діяч науки і
техніки України,
доктор медичних наук, професор

Харків 2009

ЗМІСТ
стор.

Перелік умовних позначень, символів, одиниць, скорочень і термінів...

5

Вступ...........................................................................................................

6

РОЗДІЛ 1Проблеми ендопротезування при наслідках реактивних артритів кульшового суглоба (аналітичний огляд літератури)................

14

1.1. Особливості змін у кульшовій западині при наслідках реактивних артритів кульшового суглоба.....................................................................

14

1.2. Ендопротезування кульшового суглоба при дефектах кульшової западини......................................................................................................

25

1.3.Використання методу кінцевих елементів в ортопедичній біомеханіці та його інформативність для прогнозування результатів пластики дефектів кульшової западини при ендопротезуванні................

36

Резюме.........................................................................................................

38

РОЗДІЛ 2 Матеріал та методи дослідження..............................................

40

2.1. Матеріал дослідження.........................................................................

40

2.2. Клінічні методи....................................................................................

43

2.3. Рентгенологічні методи.......................................................................

49

2.4. Метод математичного моделювання..................................................

51

2.5. Статистичні методи обробки...............................................................

56

РОЗДІЛ 3Дослідження напружено-деформованого стану кульшової западини при ендопротезуванні за допомогою оригінальної тривимірної моделі..........................................................................................................

57

3.1.Напружено-деформований стан кульшової западини в умовах її ендопротезування при збереженні її субхондрального шару...................

57

3.2.Напружено-деформований стан кульшової западини при моделюванні порожнинного дефекту її медіальної стінки.......................

58

3.3.Напружено-деформований стан кульшової западини при моделюванні центрального комбінованого дефекту кульшової западини.....................................................................................................................

60

3.4.Напружено-деформований стан кульшової западини при моделюванні периферичного порожнинного дефекту її верхньої стінки

61

3.5.Напружено-деформований стан кульшової западини при моделюванні периферичного сегментарного дефекту її верхньої стінки.

62

3.6.Напружено-деформований стан кульшової западини при моделюванні пластики порожнинного дефекту її медіальної стінки........

64

3.7.Напружено-деформований стан кульшової западини при моделюванні пластики центрального комбінованого дефекту кульшової западини......................................................................................................

65

3.8.Напружено-деформований стан кульшової западини при моделюванні пластики периферичного порожнинного дефекту її верхньої стінки............................................................................................

67

3.9.Напружено-деформований стан кульшової западини при моделюванні пластики периферичного порожнинного дефекту її верхньої стінки армуванням кісткового цементу шурупами....................

68

3.10.Напружено-деформований стан кульшової западини при моделюванні медіалізації чашки ендопротеза при периферичному сегментарному дефекті її верхньої стінки..................................................

69

3.11.Напружено-деформований стан кульшової западини при моделюванні пластики периферичного сегментарного дефекту її верхньої стінки............................................................................................

71

Резюме.........................................................................................................

73

РОЗДІЛ 4 Методики пластики дефектів кульшової западини у хворих з наслідками реактивних артритів кульшового суглоба при ендопротезуванні........................................................................................

77

4.1.Пластика порожнинного дефекту верхньої стінки кульшової западини при безцементному ендопротезуванні.......................................

77

4.2.Пластика порожнинного дефекту верхньої стінки кульшової западини при цементному ендопротезуванні............................................

79

4.3.Пластика сегментарного дефекту верхньої стінки кульшової западини при ендопротезуванні.................................................................

80

4.4.Пластика порожнинного дефекту медіальної стінки кульшової западини при ендопротезуванні.................................................................

82

4.5.Пластика центрального комбінованого дефекту кульшової западини при ендопротезуванні.................................................................................

84

РОЗДІЛ 5Апробація розроблених методик пластики різних типів дефектів кульшової западини в клінічних умовах, оцінка їх ефективності.....................................................................................................................

86

Резюме.........................................................................................................

115

Висновки.....................................................................................................

118

Додаток А....................................................................................................

131

Додаток Б....................................................................................................

140

Перелік посилань........................................................................................

146

Перелік умовних позначень, символів, одиниць,
скорочень і термінів

БФ − біфазна (ий)
ГА − гідроксилапатит
КЕ − кінцево-елементна
МКЕ − метод кінцевих елементів
НДС − напружено-деформований стан
РА − реактивний артрит
ТКФ − трикальційфосфат
ХР − хвороба Рейтера

ВСТУП

Актуальність проблеми. До теперішнього часу широко відома в ортопедичній літературі проблема пластики кісткових дефектів при ревізійному ендопротезуванні кульшового суглоба. Але дефіцит кісткової маси в ділянці кульшової западини може бути результатом багатьох чинників (дисплазія, лізис кістки при артритах, наслідки травм кульшового суглоба і т.д.), крім нестабільності компонентів ендопротеза.
За даними літератури, до 20% хворих при первинному тотальному ендопротезуванні кульшового суглоба потребують реконструкції кульшової западини [1-5].
Поряд з дисплазією та наслідками травм кульшової западини складну проблему при первинному ендопротезуванні являють наслідки артритів кульшового суглоба, в тому числі реактивних. Це насамперед пов`язано з особливостями перебігу цієї патології.
При хронічних артритах кульшового суглоба патологічний процес призводить до руйнування стінок остеопоротичної кульшової западини та до медіального зміщення головки стегнової кістки (протрузійна форма захворювання) або верхньолатерального зміщення головки з формуванням остеофіта в нижньому квадранті кульшової западини (гіперпластична форма захворювання) [6-9].
При цьому формуються два варіанта дефектів:
- центральні (частіше порожнинні, іноді навіть сегментарні), причиною яких є медіальна протрузія головки стегнової кістки у кульшову западину;
- периферичні (як сегментарні, так і порожнинні), пов’язані з верхньолатеральною міграцією головки стегнової кістки. При цьому рентгенологічна картина нагадує диспластичний коксартроз, де має місце збільшення вертикального розміру кульшової западини [10-13].
Спеціальних робіт, присвячених проблемі ендопротезування при наслідках реактивних артритів (РА) кульшового суглоба з дефектами кульшової западини, за останнє десятиріччя в вітчизняній літературі опубліковано дуже мало. Проблема вивчена недостатньо та на невеликій кількості спостережень.
На цей час для заміщення периферичного сегментарного дефекту верхньої стінки кульшової западини використовують кісткові аутотрансплантати, з подальшим цементним або безцементним кріпленням чашки, в залежності від стану кісткової тканини [2, 4, 12, 14-17], оригінальні реконструктивні пластини [3], зміцнювальні кільця Мюллера [18, 19] та цементну фіксацію чашки ендопротеза, аугментацію кісткових дефектів кульшової западини за допомогою титанових [20] або танталових імплантатів [21], медіалізацією чашки ендопротеза у кістковому ложі кульшової западини, без виконання пластики [22-25].
При периферичних порожнинних дефектах в умовах остеопорозу для пластики верхньої стінки кульшової западини використовують армування кісткового цементу гвинтами [5].
При центральних порожнинних дефектах западини заповнюють дефект компактною кістковою «стружкою» [12, 26].
При вираженій протрузії кульшової западини (коли є центральний сегментарний дефект стінки) використовують антипротрузійні конструкції разом з кістковими трансплантатами [26-28], кісткові аутотрансплантати та гвинтову чашку [1, 24].
При існуванні цих способів ендопротезування залишається великий відсоток (до 20%) розвитку ранньої асептичної нестабільності чашки ендопротеза в термін до 5 років після первинного ендопротезування, пов’язаний з недостатнім первинно стабільним кріпленням чашки ендопротеза в анатомічно неповноцінній кульшовій западині [29, 30].
При ендопротезуванні хворих з наслідками РА кульшового суглоба для пластики сегментарного дефекту стінки кульшової западини альтернативу кістковому структурному аутотрансплантату найти складно, тоді як при протрузійних формах артритів, особливо при великих порожнинних та комбінованих дефектах кульшової западини, кісткового матеріалу може бути недостатньо, також є ризик зміщення чашки при перебудові кісткових трансплантатів. Тому використання гідроксилапатитної (ГА) кераміки, яка виконує основну опорну функцію, поки не відбудеться перебудова кісткових трансплантатів, не дозволяє їм розсмоктатися під дією навантажень, також сприяє процесам репарації кісткової тканини і є перспективним напрямком у пластиці дефектів кульшової западини при первинному ендопротезуванні.
Незважаючи на те, що ендопротезування є найбільш розповсюдженим способом хірургічного лікування складних уражень кульшового суглоба, як випливає з вищевикладеного, в даній галузі є ряд невирішених питань:
немає біомеханічного обґрунтування пластики дефектів кульшової западини, обумовлених наслідками РА, при ендопротезуванні;
немає єдиної відпрацьованої технології хірургічного лікування даної категорії пацієнтів;
залишається дискусійним ряд питань, пов’язаних з вибором конструкції ендопротеза, способом його фіксації;
відсутня чітка оцінка ефективності застосування пластики дефектів кульшової западини при ендопротезуванні.
Цим недостатньо вивченим питанням і присвячено наше дослідження, що і обумовлює актуальність теми.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана згідно з планом науково-дослідних робіт ДУ Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І. Ситенка АМН України” (Розробити нові методики ендопротезування кульшового суглоба при дефектах кульшової западини”. Шифр теми ЦФ.2007.3 АМНУ, держреєстрація № 0107U000108. У рамках цієї теми автор проводив клінічне та рентгенологічне обстеження хворих, брав активну участь у хірургічному лікуванні пацієнтів. Брав участь у розробці кінцево-елементної (КЕ) моделі кульшового суглоба в умовах його ендопротезування та подальших дослідженнях змін напружено-деформованого стану (НДС) кісткової тканини в умовах моделювання різних типів дефектів стінок западини, обумовлених наслідками РА кульшового суглоба та можливостей його нормалізування за рахунок різних варіантів пластики цих дефектів. Брав участь у розробці методик пластики різних типів дефектів кульшової западини, обумовлених наслідками РА, при ендопротезуванні кульшового суглоба).
Мета дослідження: покращити результати ендопротезування кульшового суглоба при наслідках реактивних артритів шляхом біомеханічного обґрунтування методик пластики дефектів кульшової западини.
Завдання дослідження :
1.Визначити стан проблеми та тенденції її розвитку за даними літератури.
2. Розробити математичну модель кульшового суглоба в умовах ендопротезування та вивчити напружено-деформований стан кульшової западини при збереженні субхондрального шару і відсутності дефектів. Вивчити зміни напружено-деформованого стану кульшової западини з встановленою чашкою ендопротеза при наявності різних типів дефектів її стінок, обумовлених наслідками реактивних артритів кульшового суглоба.
3. За допомогою математичного моделювання біомеханічно обґрунтувати пластику дефектів кульшової западини, обумовлених наслідками реактивних артритів кульшового суглоба, при ендопротезуванні.
4.Розробити методики пластики різних типів дефектів кульшової западини, обумовлених наслідками реактивних артритів кульшового суглоба, при ендопротезуванні.
5.Апробувати методики в клініці, оцінити їх ефективність, дати рекомендації для практичного використання.
Об’єкт дослідження: ендопротезування кульшової западини при наслідках реактивних артритів кульшового суглоба.
Предмет дослідження: математична модель кульшового суглоба в умовах ендопротезування, методики пластики дефектів кульшової западини, обумовлених наслідками реактивних артритів, при ендопротезуванні.
Методи дослідження. У дослідженні застосовані такі методи: аналітичне дослідження посприяло виконанню першого завдання; метод математичного моделювання та рентгенологічний метод дослідження дозволили вирішити друге, третє та четверте завдання; клінічне дослідження та статистична обробка отриманої інформації посприяли виконанню п'ятого завдання.
Наукова новизна дослідження. Одержані нові знання щодо напружено-деформованого стану кульшової западини при ендопротезуванні в умовах збереження субхондрального шару, його змін при наявності різних типів дефектів стінок западини, обумовлених наслідками реактивних артритів кульшового суглоба, та можливості його відновлення за рахунок різних варіантів пластики.
Встановлено, що при ендопротезуванні, в умовах збереження субхондрального шару і відсутності дефектів, напружено-деформований стан кульшової западини відповідає напружено-деформованому стану кульшової западини в нормі.
Доведено, що при ендопротезуванні, в умовах наявності різних типів кісткових дефектів, обумовлених наслідками реактивних артритів кульшового суглоба, загальний рівень напружень кульшової западини значно підвищується та утворюються додаткові зони концентрації напружень, що локалізуються на стінках та у ділянках дефектів западини.
Уперше встановлено, що при моделюванні запропонованих варіантів пластики різних типів дефектів кульшової западини, обумовлених наслідками реактивних артритів кульшового суглоба, рівень напружень у кульшовій западині при ендопротезуванні суттєво знижується та його показники наближаються до рівня напружень при ендопротезуванні в умовах відсутності дефектів та зі збереженням субхондрального шару.
Практична значимість. Були розроблені та клінічно апробовані біомеханічно обґрунтовані методики пластики різних типів дефектів кульшової западини, обумовлених наслідками реактивних артритів, при ендопротезуванні. Проведений аналіз результатів застосування розроблених методик пластики різних типів дефектів кульшової западини у хворих з наслідками реактивних артритів кульшового суглоба при ендопротезуванні засвідчив їх ефективність та можливість їх використання в клінічній практиці для покращання результатів ендопротезування хворих з цією тяжкою патологією кульшового суглоба.
Результати досліджень впроваджено в клінічну практику Державної установи Інститут патології хребта та суглобів імені професора М.І.Ситенка Академії медичних наук України”, Науково-дослідного інституту травматології та ортопедії Донецького національного медичного університету ім. М.Горького, ортопедичного відділення Полтавської обласної клінічної лікарні, травматологічного відділення СМСЧ-6 м.Дніпропетровськ, травматологічного відділення Закарпатської обласної клінічної лікарні ім.А.Новака, включено у навчальний процес кафедри ортопедії та травматології Національного медичного університету ім. О.О.Богомольця.
Особистий внесок дисертанта. Самостійно визначені мета й задачі дослідження. Брав безпосередню участь у розробці КЕ моделі кульшового суглоба в умовах його ендопротезування та подальших дослідженнях змін НДС кісткової тканини при моделюванні різних типів дефектів стінок западини, обумовлених наслідками РА кульшового суглоба, та можливостей його відновлення за рахунок різних варіантів пластики дефектів. Здобувач обстежив і здійснив динамічне спостереження за 52 хворими, яким виконано ендопротезування кульшового суглоба з використанням розроблених методик пластики дефектів кульшової западини. Брав активну участь у хірургічному лікуванні пацієнтів. Проводив клінічне та рентгенологічне обстеження пацієнтів у процесі диспансерного спостереження. Результати досліджень оприлюднені автором на наукових конференціях. Здобувач особисто провів інтерпретацію отриманих результатів та сформулював висновки дисертації. Біомеханічні дослідження методом математичного моделювання проведено у лабораторії біомеханіки ДУ «Інститут патології хребта та суглобів імені професора М.І.Ситенка Академії медичних наук України» за консультативною допомогою д.мед.н. З.М.Мітелевої. Участь співавторів відбито у відповідних спільних публікаціях.
Апробація роботи. Результати досліджень викладені на V Міжрегіональній науково-практичній конференції Морфогенез та патологія кісткової системи в умовах промислового регіону” (Луганськ, 2005); науково-практичній конференції молодих вчених, присвяченій 50-річчю НДІ травматології та ортопедії ДонДМУ ім. М. Горького, Новое в травматологии и ортопедии” (Донецьк, 2006); науково-практичній конференції з міжнародною участю, присвяченій 80-річчю кафедри ортопедії та травматології №2 НМАПО ім. П.Л. Шупика, Проблемы эндопротезирования тазобедренного и коленного суставов” (Київ, 2006); науково-практичній конференції з міжнародною участю Актуальні аспекти неспецифічних запальних захворювань суглобів” (Хмельницький, 2007); науково-практичній конференції з міжнародною участю Актуальні проблеми ендопротезування” (Вінниця, 2008); науково-практичній конференції з міжнародною участю Сучасні проблеми ортопедичної артрології” (Київ, 2008); VIII з’їзді травматологів-ортопедів Республіки Білорусь Развитие травматологии и ортопедии в Республике Беларусь на современном этапе” (Мінськ, 2008). За цикл робіт здобувач отримав диплом лауреата премії ім. М.І. Ситенка Іступеня серед молодих вчених за найкращі наукові роботи в галузі ортопедії та травматології.
Публікації. За темою дисертації опубліковано 9 наукових праць, з них 6статей у провідних наукових фахових виданнях, 1 Патент України на корисну модель, 1 методичні рекомендації, 1 робота в матеріалах з’їзду Республіки Білорусь.
Обсяг та структура дисертації. Дисертація складається зі вступу, 5розділів власних досліджень, висновків, переліку посилань та двох додатків. Робота викладена на 168 сторінках машинописного тексту, містить 12 таблиць, 44 рисунка. Список використаних літературних джерел включає 190 найменувань (101 автор з України та країн СНД, 89 іноземних авторів).

Список литературы

ВИСНОВКИ

При наслідках РА кульшового суглоба у кульшовій западині можуть утворюватися периферичні та центральні (як сегментарні, так і порожнинні) дефекти [10-13], які ускладнюють первинне ендопротезуванння та потребують виконання пластики.
В сучасній ортопедії та травматології існує багато варіантів первинного ендопротезування кульшового суглоба при дефектах кульшової западини, але результати їх використання суперечливі. Відсутня чітка оцінка ефективності застосування пластики дефектів кульшової западини при первинному ендопротезуванні. Залишається дискусійним ряд питань, пов’язаних з вибором конструкції ендопротеза, способом його фіксації, необхідністю виконання пластики.
На цей час існують достатньо численні дослідження НДС кульшового суглоба при ендопротезуванні [150, 151, 175-177], але немає біомеханічного обґрунтування пластики дефектів кульшової западини, обумовлених наслідками РА, при ендопротезуванні.
За останні 7 років в клініці ортопедичної артрології та ендопротезування ДУ «Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І.Ситенка АМН України» було виконано тотальне ендопротезування кульшового суглоба у 215 пацієнтів з наслідками РА. В 163 випадках анатомія кульшової западини була змінена незначно та ендопротезування виконували класичним способом.
У 52 пацієнтів на 57 суглобах (5 хворих прооперовані на обох суглобах) ендопротезування було виконано з пластикою дефектів кульшової западини.
Для оцінки кісткового дефекту кульшової западини при ендопротезуванні використовували класифікацію D’Antonio J.A. et.al. [178].
У 6 пацієнтів було діагностовано сегментарний дефект верхньої стінки кульшової западини, у 31 пацієнта (33 суглоба) порожнинний дефект верхньої стінки кульшової западини, у 14 пацієнтів (17 суглобів) порожнинний дефект медіальної стінки кульшової западини, у 1 пацієнта центральний комбінований дефект.
Результати ендопротезування оцінювали за допомогою відомої шкали Harris [96, 180, 181], яка дозволяє достатньо об’єктивно оцінювати функціональний стан прооперованого кульшового суглоба.
Рентгенологічну оцінку стану кісткових структур навколо чашки ендопротезу проводили за схемою DeLee and Charnley [184].
Статистичну обробку даних проводили з використанням парного критерію Стьюдента для аналізу результатів до та після операції. Для порівняння результатів застосування методик використовували критерії Стьюдента для незалежних виборок. Для обґрунтування вибору параметричних критеріїв використовували тест Шапіро-Уилкса [189].
Коефіцієнт ефективності хірургічного лікування оцінювали як відношення модуля різниці інтегрального показника стану групи хворих до лікування та після лікування до інтегрального показника до лікування.
Для досліджень змін НДС кісткової тканини кульшової западини в умовах моделювання різних типів дефектів стінок западини, обумовлених наслідками РА кульшового суглоба, та можливостей його відновлення за рахунок різних варіантів пластики цих дефектів була побудована тривимірна КЕ модель кульшового суглоба в умовах його ендопротезування.
За основу взята модель «таз-стегно», яка була розроблена в лабораторії біомеханіки ІПХС ім. проф. М.І.Ситенка [151]. Цю модель будували на основі геометрії поперечних зрізів стегно-таз, а також використовували анатомічні параметри, відповідні дорослій людині.
Модель ендопротеза побудовано на основі геометричних розмірів ендопротеза «Ортен» безцементної та цементної фіксацій їх вже застосовували при дослідженнях за допомогою МКЕ в лабораторії біомеханіки ІПХС [151].
На основі цих даних за допомогою програми автоматичної генерації кінцево-елементної сітки (пакет «BioCad») побудована об'ємна КЕ модель. Ця модель взята за основу в даному дослідженні. Питання вибору типу кінцевого елемента достатньо повно висвітлені в літературі [172]. На основі їх аналізу був вибраний 10-вузловий ізопараметричний тетраедр.
Перший варіант розрахунку вироблений для аналізу напружено-деформованого стану кульшового суглоба після ендопротезування при збереженні субхондрального шару кульшової западини. З попередніх досліджень в лабораторії біомеханіки ІПХС ім. проф. М.І.Ситенка відомо, що збереження субхондрального шару кульшової западини забезпечує найбільш сприятливі умови для ендопротезування [151]. Проте вищезазначені дослідження були проведені за допомогою плоскої двовимірної КЕ моделі. З нашої точки зору, використання тривимірної моделі дозволяє точніше досліджувати НДС кісткових структур. Дане дослідження необхідне не тільки для виявлення зон з підвищеним напруженням, але і для проведення подальшого порівняльного аналізу моделей з різними типами дефектів стінок кульшової западини.
Подальше дослідження проводили при моделюванні 4 типів дефектів кульшової западини. Моделювали дефекти, характерні для наслідків РА: порожнинний дефект медіальної стінки кульшової западини, центральний комбінований дефект кульшової западини, порожнинний дефект верхньої стінки кульшової западини, сегментарний дефект верхньої стінки кульшової западини.
Наступним етапом проводили моделювання пластики вищеперелічених дефектів в умовах ендопротезування. Порожнинний дефект медіальної стінки кульшової западини заповнювали сумішшю з губчастих «чипсів» і біфазної кераміки в співвідношенні 1:2 відповідно. При моделюванні пластики центрального комбінованого дефекту кульшової западини отвір закривали кірково-губчастим трансплантатом, порожнинний дефект заповнювали сумішшю губчастих «чипсів» і біфазної кераміки. Моделювання пластики периферичного порожнинного дефекту верхньої стінки кульшової западини здійснювали при 2 варіантах кріплення чашки ендопротеза (безцементному та на цементі). При безцементному ендопротезуванні кульшового суглоба дефект заповнювали губчастими «чипсами» з головки стегнової кістки, при цементному ендопротезуванні кульшового суглоба у ділянку порожнинного дефекту вводили 2 шурупи, після чого чашку встановлювали на кістковому цементі, яким заповнювали дефект стінки западини. Периферичний сегментарний дефект верхньої стінки кульшової западини при моделюванні закривали кірково-губчастим трансплантатом з фіксацією 2 шурупами. Як альтернативний варіант установки чашки ендопротеза при периферичному сегментарному дефекті верхньої стінки кульшової западини було проведено моделювання медіалізації чашки ендопротеза без виконання пластики.
Результати моделювання довели, що рівень напружень в кістковій структурі кульшової западини при ендопротезуванні в умовах збереження субхондрального шару і відсутності дефектів не є високим і в цілому за значенням близький до тих величин напружень, що виникають в аналогічних структурах нормального таза. Для кульшової западини при ендопротезуванні, як і для кульшової западини в нормі, найбільш напруженою є задньоверхня стінка.
При ендопротезуванні за умов наявності різних типів кісткових дефектів загальний рівень напружень кульшової западини значно підвищується. Утворюються додаткові зони концентрації напружень, що локалізуються на стінках та у ділянках дефектів западини.
Заповнення порожнинного дефекту медіальної стінки кульшової западини сумішшю з БФ кераміки і кісткових «чипсів» дозволило досягти збереження характеру НДС і незначного збільшення напружень в кістковій структурі кульшової западини в порівнянні із моделлю зі збереженням субхондрального шару.
Використання кірково-губчастого трансплантата для відновлення центрального дефекту і заповнення порожнини, що залишилася, сумішшю з БФ кераміки і кісткових «чипсів» дозволило наблизити значення напружень кульшової западини до показників моделі із збереженням субхондрального шару. Слід зазначити, що найбільші значення напружень зберігаються в ділянці між сегментарним дефектом і передньою стінкою кульшової западини.
Заповнення периферичного порожнинного дефекту верхньої стінки кульшової западини «чипсами» з губчастої кістки дозволило знизити загальний рівень напружень та наблизити його показники до моделі зі збереженням субхондрального шару.
Армування кісткового цементу шурупами при пластиці порожнинного дефекту верхньої стінки кульшової западини дозволило незначно знизити загальний рівень напружень. При цьому найбільш напруженими є зони проходу гвинтів в цементі та ділянки контакту цементу із зовнішньою ділянкою кульшової западини на верхній та задньоверхній стінках.
Поглиблення кульшової западини та медіалізація чашки ендопротеза призвели до значного підвищення рівня напружень на стінках кульшової западини. Показники інтенсивності напружень на передній та верхній стінках кульшової западини більш ніж в 3 рази перевищують рівень напружень в моделі зі збереженням субхондрального шару.
Використання кірково-губчастого трансплантата для пластики периферичного сегментарного дефекту верхньої стінки кульшової западини дозволило знизити загальний рівень напружень кульшової западини в порівнянні з моделлю з дефектом та досягти нижчого рівня напружень у порівнянні з поглибленням кульшової западини.
Враховуючи дані проведених біомеханічних досліджень за допомогою тривимірної математичної моделі, були розроблені методики пластики дефектів кульшової западини у хворих з наслідками РА кульшового суглоба при ендопротезуванні.
Для пацієнтів з гіперпластичною формою РА кульшового суглоба, для якої характерно формування остеофіта в нижньому квадранті кульшової западини та зсув головки стегнової кістки латерально і в проксимальному напрямку, розроблена методика пластики порожнинного дефекту верхньої стінки кульшової западини за допомогою аутокісткових губчастих «чипсів» при безцементному ендопротезуванні.
Для літніх пацієнтів з гіперпластичною формою РА кульшового суглоба з наявністю остеопорозу розроблена методика пластики порожнинного дефекту верхньої стінки кульшової западини армуванням кісткового цементу шурупами при цементному ендопротезуванні.
Для пацієнтів з гіперпластичною формою РА кульшового суглоба з прогресуючим верхньолатеральним зміщенням головки стегнової кістки та тотальним руйнуванням верхньої стінки кульшової западини розроблена методика пластики сегментарного дефекту верхньої стінки кульшової западини при ендопротезуванні за допомогою кірково-губчастого трансплантата.
Для протрузійної форми РА кульшового суглоба, для якої характерна медіальна протрузія головки стегнової кістки у кульшову западину, розроблена методика пластики порожнинного дефекту медіальної стінки кульшової западини при ендопротезуванні сумішшю з спонгіозних «чипсів» та БФ кераміки в співвідношенні 1:2. За даною методикою отримано патент UA № 36307U [190].
Для протрузійної форми РА кульшового суглоба з прогресуючим медіальним зміщенням головки стегнової кістки та руйнуванням внутрішньої замикальної пластинки медіальної стінки кульшової западини розроблена методика пластики центрального комбінованого дефекту кульшової западини при ендопротезуванні за допомогою кірково-губчастого трансплантата та суміші з аутокісткових губчастих «чипсів» та БФ кераміки.
Було виконано ендопротезування 52 хворим на 57суглобах (5 хворих прооперовано на обох суглобах) з наслідками РА кульшового суглоба з використанням розроблених методик пластики різних типів дефектів кульшової западини.
Результати застосування аутокісткових губчастих «чипсів» при порожнинному дефекті верхньої стінки кульшової западини при ендопротезуванні вивчені у 22 хворих (на 23 суглобах) в терміни від 3 місяців до 4 років після тотального ендопротезування кульшового суглоба, середні терміни 1 рік 5 місяців. Функціональний стан кульшового суглоба до операції за шкалою Harris складав в середньому 32,5 бала, після ендопротезування 86,4. Відмінні результати відмічені в 17 (73,9%) спостереженнях, хороші 6 (26,1%). В усіх випадках відмічена хороша перебудова трансплантатів через 3 місяці після ендопротезування.
Результати застосування пластики порожнинного дефекту верхньої стінки кульшової западини армуванням кісткового цементу шурупами при ендопротезуванні вивчені у 9 хворих (10 суглобів) в терміни від 3 до 6 років після тотального ендопротезування кульшового суглоба, середні терміни 4роки 1 місяць. Функціональний стан кульшового суглоба до операції за шкалою Harris складав в середньому 25,7 бала, після операції 80,7. Відмінні результати відмічені в 5 (50%) спостереженнях, хороші 4 (40%), задовільні 1 (10%). Рентгенологічно у всіх 10 випадках в терміни спостереження змін розташування чашки ендопротеза та міграції шурупів не було відмічено в жодному з випадків.
Результати застосування пластики сегментарного дефекту верхньої стінки кульшової западини при ендопротезуванні вивчені у 6 хворих (6суглобів) в терміни від 6 місяців до 2 років після тотального ендопротезування кульшового суглоба, середні терміни 1 рік 8 місяців. Функціональний стан кульшового суглоба до операції за шкалою Harris складав в середньому 28,3 бала, після ендопротезування 82,5. Відмінні результати відмічені в 3 (50%) спостереженнях, хороші 2 (33,3%), задовільні 1 (16,7%). Рентгенологічно у всіх 6 спостереженнях відмічалась хороша остеоінтеграція трансплантата з материнським ложем через 6 місяців. В одному випадку рентгенологічно відмічена подвійна лінія до 2 мм завширшки в першій зоні. В динаміці її збільшення не відмічено.
При пластиці порожнинного дефекту медіальної стінки кульшової западини спочатку традиційно були використані аутокісткові губчасті «чипси» (5випадків у 4 хворих, 3 при цементному ендопротезуванні, 2 при безцементному).
Результати застосування аутокісткових губчастих «чипсів» для пластики порожнинного дефекту медіальної стінки кульшової западини при ендопротезуванні вивчені у 4 хворих (5 суглобів) в терміни від 5 до 7 років після тотального ендопротезування кульшового суглоба, середні терміни 5років 10 місяців. Функціональний стан кульшового суглоба до операції за шкалою Harris складав в середньому 33,8 бала, після ендопротезування склав 79,0 бала. Відмінні результати відмічені в 3 (60%) спостереженнях, хороші 1 (20%), задовільні 1 (20%). Рентгенологічно відмічена хороша перебудова трансплантатів в терміни від 6 місяців до 1 року у всіх випадках, крім одного − в 2 та 3 зонах відмічено просвітлення 2 мм завширшки в результаті розсмоктування кісткових аутотрансплантатів без заміщення новоутвореною кісткою з формуванням порожнинного дефекту. Виникнення дефекту не вплинуло на стабільну фіксацію чашки ендопротеза.
Тому у зв’язку з існуючим ризиком розсмоктування трансплантатів при їх перебудові під дією навантажень та розвитку нестабільності чашки ендопротеза при цьому типі дефекту для покращання результатів кісткової аутопластики ми почали застосовувати в останні 4 роки комбінацію з спонгіозних «чипсів» та БФ кераміки в співвідношенні 1:2.
Гранули пористої кальцій-фосфатної БФ біокераміки на основі ГА зазначеного складу та структури, синтезовані за оригінальною методикою, виготовлені у Харківському національному університеті (ХНУ) імені В.Н.Каразіна на кафедрі фізики твердого тіла. Їх використання дозволено у клінічній практиці. Ця гранульована біокераміка, що виготовляється в ХНУ імені В.Н.Каразіна, успішно використовується у клінічній практиці ДУ Інститут патології хребта та суглобів імені професора М.І. Ситенка Академії медичних наук України” для пластики кісткових дефектів. В роботах, проведених в інституті, експериментально та клінічно доведено, що кальцій- фосфатна кераміка, що близька до мінеральної складової кісткової тканини, має остеокондуктивні, остеоінтегративні властивості та здатна до біодеградації [166].
Кісткові аутотрансплантати у даному випадку сприймають первинні компресійні навантаження в місці імплантації, а гранули БФ кераміки покращують процес перебудови кісткових трансплантатів, не дозволяючи їм розсмоктатися під впливом навантажень.
Результати застосування пластики порожнинного дефекту медіальної стінки кульшової западини при ендопротезуванні сумішшю з спонгіозних «чипсів» та БФ кераміки вивчені у 10 хворих (12 суглобів) в терміни від 3 місяців до 3 років після тотального ендопротезування кульшового суглоба, середні терміни 2 роки 1 місяць. Функціональний стан кульшового суглоба до операції за шкалою Harris складав в середньому 34,2 бала, після операції ендопротезування − 86,8. Відмінні результати відмічені у 8 (66,7%) спостереженнях, хороші 4 (33,3%). У всіх випадках в терміни спостереження рентгенологічних змін розташування чашки ендопротеза не відмічено. Ознаки остеоінтеграції БФ кераміки та початку формування кістково-керамічного блоку виявлялися вже через 3 міс. Рентгенологічно процес формування кістково-керамічного блоку проявлявся тим, що проміжки між керамічними гранулами поступово заповнювалися губчастою кісткою та рентгенологічна тінь кераміки ставала однорідною. Процес біодеградації виявлявся послабленням інтенсивності тіні імплантатів і особливо був виражений на межі кераміка-кістка”. У цій зоні поступово зменшувалася чіткість контурів кераміки та спостерігалося її заміщення кістковою тканиною. Через 1,5-2 роки після імплантації відзначали значну резорбцію БФ кераміки із частковим заміщенням її кісткою. В 1 випадку через 3 роки спостереження мала місце повна біодеградація БФ кераміки.
Результати застосування пластики комбінованого центрального дефекту кульшової западини структурним трансплантатом та сумішшю з аутокісткових губчастих «чипсів» та БФ кераміки при ендопротезуванні вивчені в 1 пацієнта через 3 місяці після тотального ендопротезування кульшового суглоба. Функціональний стан кульшового суглоба до операції за шкалою Harris складав 23 бали, після ендопротезування − 77 балів.
Результати застосування розроблених методик пластики різних типів дефектів кульшової западини при ендопротезуванні у хворих з наслідками РА кульшового суглоба вивчені у 52 хворих (57прооперованих суглобів) в терміни від 3 місяців до 7 років після операції. З них 45 пацієнтів (86,5%) обстежено клініко-рентгенологічно в динаміці через 6місяців, 37 пацієнтів (71,2%) − через 1 рік, 26 пацієнтів (50%) − через 2 роки, 22 пацієнтів (42,3%) − через 3 роки та 9 пацієнтів (17,3%) − через 5 і більше років після ендопротезування.
У всіх випадках післяопераційний період перебігав без ускладнень. Всі рани загоїлись первинним натягом. Гнійних ускладнень в ранньому і пізньому післяопераційному періоді не відмічено в жодному випадку.
Проведені розрахунки показали високу ефективність (К значно перевищує 100%) розроблених методик пластики різних типів дефектів кульшової западини, обумовлених наслідками реактивних артритів кульшового суглоба, при ендопротезуванні. За нашими даними, коефіцієнт ефективності складав від 1,54 при використанні розробленої методики пластики порожнинного центрального дефекту кульшової западини за допомогою комбінації зі спонгіозних «чипсів» та біфазної кераміки до 2,14 при використанні розробленої методики пластики порожнинного дефекту верхньої стінки кульшової западини армуванням цементу шурупами.
Ефективність класичної методики пластики при порожнинному центральному дефекті кульшової западини була достатньо висока і склала К=1,34, але, за розробленою методикою, К збільшився і склав близько 1,54, що свідчить про покращання результатів ендопротезування.
Позитивні результати лікування в терміни спостережень від 3 місяців до 7 років після операції були отримані в 100 % випадків. Функціональний стан кульшового суглоба до операції за шкалою Harris складав в середньому 31,2 бала, після ендопротезування підвищився до 84,3. Відмінні результати за шкалою Harris відмічені в 36 (63,2%) спостереженнях, хороші − в 18 (31,6%), задовільні − в 3(5,2%). Задовільний результат у 3 хворих був пов’язаний з ураженням протилежного суглоба.
У всіх випадках в терміни спостереження рентгенологічних змін розташування чашки ендопротеза не відмічено. Рентгенологічно відмічена щільна остеоінтеграція навколо чашки ендопротеза у всіх випадках, крім одного в першій зоні виникла подвійна лінія шириною до 2 мм. В динаміці її збільшення не відмічено.
Рентгенологічно повна перебудова спонгіозних аутотрансплантатів спостерігалась через 3 місяця після пластики порожнинного дефекту верхньої стінки кульшової западини та через 6 місяців після пластики порожнинного дефекту медіальної стінки кульшової западини. В одному випадку після пластики порожнинного дефекту медіальної стінки кульшової западини відмічено просвітлення шириною 2 мм в 2 та 3 зонах в результаті розсмоктування кісткових аутотрансплантатів без заміщення новоутвореною кісткою з формуванням порожнинного дефекту. Виникнення дефекту не вплинуло на стабільну фіксацію чашки ендопротеза. Перебудова кірково-губчастих аутотрансплантатів спостерігалась через 6-12 місяців після ендопротезування.
Процес біодеградації кераміки рентгенологічно проявлявся послабленням інтенсивності тіні імплантатів і особливо був виражений на межі кераміка-кістка”. У цій зоні поступово зменшувалася чіткість контурів кераміки та спостерігалося її заміщення кістковою тканиною. Перші ознаки біодеградації БФ кераміки виникали вже через 3 місяці. Зон лізису кістки, що свідчать про виникнення фіброзної капсули навколо кераміки, не відмічено в жодному випадку.
На підставі результатів проведених досліджень можна зробити такі висновки:
1.Ендопротезування кульшового суглоба з дефектами кульшової западини при наслідках РА залишається актуальною хірургічною та ортопедичною проблемою. Технологія хірургічного втручання при вказаних патологічних змінах кульшового суглоба потребує подальшого вивчення, біомеханічного обґрунтування та розробки більш ефективних методик ендопротезування.
2.Розроблена математична модель кульшового суглоба, за допомогою якої встановлено, що при ендопротезуванні, в умовах збереження субхондрального шару і відсутності дефектів в кульшовій западині, НДС її відповідає НДС кульшової западини в нормі, при цьому найбільший рівень напружень спостерігається в її задньоверхній стінці. В умовах наявності різних типів кісткових дефектів в кульшовій западині, обумовлених наслідками РА, загальний рівень напружень кульшової западини значно підвищується. Утворюються додаткові зони концентрації напружень, що локалізуються на стінках та у ділянках дефектів западини.
3.Моделювання запропонованих варіантів пластики різних типів дефектів стінок кульшової западини дозволило суттєво знизити рівень напружень у кульшовій западині при ендопротезуванні та наблизити його показники до рівня напружень в умовах відсутності дефектів та зі збереженням субхондрального шару. Моделювання поглиблення кульшової западини та медіалізації чашки ендопротеза при периферичному сегментарному дефекті верхньої стінки кульшової западини призвело до значного підвищення рівня напружень на стінках кульшової западини. Використання трансплантата в порівнянні з поглибленням кульшової западини дозволило добитися нижчого рівня напружень у кульшовій западині.
4.Розроблені методики пластики дефектів кульшової западини, обумовлених наслідками РА, при ендопротезуванні. Пластику порожнинних дефектів верхньої стінки кульшової западини проводили за допомогою аутокісткових губчастих «чипсів». При пластиці сегментарних дефектів верхньої стінки кульшової западини використовували кірково-губчастий аутотрансплантат. Пластику порожнинних дефектів медіальної стінки кульшової западини виконували за допомогою поєднання аутокісткових губчастих «чипсів» та БФ кераміки. Пластику центрального комбінованого дефекту кульшової западини проводили за допомогою кірково-губчастого аутотрансплантата та суміші з аутокісткових губчастих «чипсів» та БФ кераміки. БФ кераміка покращує процес перебудови трансплантатів, не дозволяючи їм розсмоктатися під впливом навантажень, і сприяє надалі формуванню кістково-керамічного блоку. При пластиці порожнинних дефектів верхньої стінки кульшової западини у пацієнтів похилого віку в умовах остеопорозу і відсутності якісного аутокісткового матеріалу (лізис головки, її кістозні зміни) використовували армування кісткового цементу шурупами. Це створює додаткову опору для чашки ендопротеза.

5.Позитивні результати лікування в терміни спостережень від 3 місяців до 7 років після операції були отримані в 100 % випадків. Функціональний стан кульшового суглоба до операції за шкалою Harris складав в середньому 31,2 бала, після ендопротезування підвищився до 84,3. Відмінні результати за шкалою Harris відмічені в 36 (63,2%) спостереженнях, хороші − в 18 (31,6%), задовільні − в 3(5,2%). Це свідчить про ефективність та можливість використання розроблених методик пластики в клінічній практиці для покращання результатів ендопротезування хворих з наслідками РА кульшового суглоба.

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1. Воронович А.И. Эндопротезирование тазобедренного сустава при дефектах вертлужной впадины: автореф. дис. на соискание учен. степени канд. мед. наук: спец 14.00.22 Травматология и ортопедия” / А.И.Воронович. Минск, 1999. 20, [1] c.
2. Особливості кісткової пластики при тотальному ендопротезуванні кульшового суглоба хворих на ревматоїдний артрит / С.І. Герасименко, О.І. Рибачук, Л.П. Кукурудза [та ін.] // Ортопедия, травматология и протезирование. 1999. № 4. C. 118-120.
3. Айвазян А.В. Оригинальная пластика для реконструкции вертлужной впадины при цементном эндопротезировании тазобедренного сустава / А.В. Айвазян // Літопис травматології та ортопедії. 2004. № 1-2. С.87-89.
4. Гайко Г.В. Особенности эндопротезирования при диспластическом коксартрозе / Г.В. Гайко, Л.П. Кукуруза, В.П. Торчинский // Современные технологии в травматологии и ортопедии: Всероссийская науч.-практ. конф., 17-18 мая 2005 г.: тезисы докл. М., 2005. С. 87.
5. Пластика дефектов вертлужной впадины при первичном эндопротезировании тазобедренного сустава / В.А.Филиппенко, В.А.Танькут, В.А. Мезенцев, С.Е. Бондаренко // Вісник морської медицини. 2006. №3(34). С. 348-354.
6. Филиппенко В.А. Реактивный артрит тазобедренного сустава, вызванный хламидиозом / В.А. Филиппенко, А.Н. Хвисюк // Літопис травматології та ортопедії. 1999. № 1. С. 30-32.
7. Кулиш Н.И. Протрузионный коксит / Н.И. Кулиш, А.И. Жигун // Ортопедия, травматология и протезирование. 1992. № 3. С. 9-10.
8. Идиопатический коксартроз: этиологическая связь с Chlamidia trachomatis / Н.Г. Фомичев, В.М. Прохоренко, В.В. Павлов [и др.] // Ортопедия, травматология и протезирование. 2005. № 4. С. 5-9.
9. Harfilakidis G. Idiopathic osteoarthritis of the hip: incidence, classification, and natural history of 272 cases / G. Harfilakidis, T. Karachalios // Orthopedics. 2003. Vol. 26, № 2. P. 161-166.
10.Филиппенко В.А. Эндопротезирование тазобедренного сустава при последствиях реактивных артритов / В.А. Филиппенко, С.Е. Бондаренко, В.Ю. Сайко // Вісник ортопедії, травматології та протезування. 2008. №1. С. 31-35.
11.Особенности изменений в вертлужной впадине при последствиях реактивных артритов тазобедренного сустава / В.А. Филиппенко, С.Е.Бондаренко, В.А. Мезенцев, В.Ю. Сайко // Літопис травматології та ортопедії. − 2008. − №1-2. − С.39-42.
12. Филиппенко В.А. Особенности установки чашки эндопротеза при тяжелых поражениях тазобедренного сустава / В.А. Филиппенко, С.Е.Бондаренко // Український медичній альманах. 2005. Т.8, №2(додаток). С. 149-151.
13. Корж Н.А. Особенности эндопротезирования тазобедренного сустава при последствиях реактивных артритов / Н.А. Корж, В.А. Филиппенко, С.Е. Бондаренко // Материалы VIII съезда травматологов-ортопедов Республики Беларусь «Развитие травматологии и ортопедии в Республике Беларусь на современном этапе», (Минск, 16 17 октября 2008 г.) / М-во здравоохранения республики Беларусь, ГУ «РНПЦ травматологии и ортопедии». Минск, 2008. С. 304-306.
14. Варіанти реконструкції вертлюгової западини при тотальному ендопротезуванні кульшового суглобу / Г.І. Герцен, Р.М. Остапчук, Г.Г.Хачідзе, П.С. Панухник // Матеріали наук.-практ. конференції з міжнародною участю «Актуальні проблеми ендопротезування», (Вінниця, 13-14 бер. 2008 р.) / АМН України, МОЗ України, ДУ «ІТО АМНУ», Вінницький мед. у-т ім. М.І. Пирогова. Вінниця, 2008. С. 36-37.
15. Особенности тотального эндопротезирования при диспластическом коксартрозе / В.Г. Климовицкий, А.И. Канзюба, Л.И. Донченко [и др.] // Матеріали наук.-практ. конференції з міжнародною участю «Актуальні проблеми ендопротезування», (Вінниця, 13-14 бер. 2008 р.) / АМН України, МОЗ України, ДУ «ІТО АМНУ», Вінницький мед. у-т ім. М.І.Пирогова. Вінниця, 2008. С. 43-44.
16. Майко В.М. Эндопротезирование тазобедренного сустава у больных коксартрозом / В.М. Майко // Матеріали наук.-практ. конференції з міжнародною участю «Актуальні проблеми ендопротезування», (Вінниця, 13-14 бер. 2008 р.) / АМН України, МОЗ України, ДУ «ІТО АМНУ», Вінницький мед. у-т ім. М.І. Пирогова. Вінниця, 2008. С. 53-56.
17. Танькут В.А. Эндопротезирование тазобедренного сустава при тяжелых формах диспластического коксартроза / В.А. Танькут // Матеріали наук.-практ. конференції з міжнародною участю «Актуальні проблеми ендопротезування», (Вінниця, 13-14 бер. 2008 р.) / АМНУкраїни, МОЗ України, ДУ «ІТО АМНУ», Вінницький мед. у-т ім.М.І. Пирогова. Вінниця, 2008. С.83-84.
18. Эндопротезирование тазобедренного сустава с применением укрепляющих колец Мюллера / И.И.Кузьмин, И.Ф.Ахтямов, О.И.Кузьмин, М.А. Кислицин // Гений Ортопедии. 2005. − № 1. С. 9-12.
19.Мартинович А.В. Первичное эндопротезирование тазобедренного сустава с имплантацией укрепляющего кольца Мюллера / А.В.Мартинович, С.С. Алексейчук // Материалы VIII съезда травматологов-ортопедов Республики Беларусь «Развитие травматологии и ортопедии в Республике Беларусь на современном этапе», (Минск, 16 17 октября 2008 г.) / М-во здравоохранения республики Беларусь, ГУ «РНПЦ травматологии и ортопедии». Минск, 2008. С. 310-313.
20. Пат. 5176711 US МПК A61F2/34. Система ревізії кульшової западини. Acetabular revision system / James B. Grimes (US). - № 665118; заявл. 06.03.1991; опубл. 05.06.1991.
21. Clinical validation of a structural porous tantalum biomaterial for adult reconstruction / J.D. Bobyn, R.A. Poggie, J.J Krygier [et al.] // J. Bone Joint Surg. − 2004. − Vol. 86-A, Suppl. 2. − P. 123-129.
22. Medial protrusio technique for placement of a porous-сoated, hemispherical acetabular component without cement i