Остеоинтеграция бесцементного эндопротеза тазобедренного сустава собственной конструкции

Выживаемость эндопротеза тазобедренного сустава (длительность его работы) - одна из главных задач, над решением которой работают как конструкторы протезов, так и хирурги. Одним из главных условий стабильности и длительности функционирования бесцементного эндопротеза является остеоинтеграция, то есть анатомическая и функциональная взаимосвязь между изменяемой живой костью и поверхностью эндопротеза, подвергаемой постоянной функциональной нагрузке.

Опыт показывает, что на остеоинтеграцию влияет качество костной ткани, форма эндопротеза, точная хирургическая техника, первичная стабильность имплантата (пресс-фит) и качество поверхности протеза (микропористость). С целью улучшения качества поверхности эндопротеза и создания этим самым длительной стабильности его, различными авторами применяются всякого рода способы напекания на поверхность эндопротеза переплетенных решетчатых структур, проволоки, стружки, шариков, покрытие протеза биоактивным материалом и др. Однако недостаток всех протезов с нанесенным покрытием заключается в том, что всякого рода покрытия на металлической поверхности протеза не обладают длительней прочностью, а к приваренным решетчатым структурам, шарикам, стружке, проволоке и т.д. кость прилегает (прирастает), но не врастает. Об этом свидетельствуют ревизионные операции эндопротезирования.

Мы попытались устранить указанные недостатки бесцементной фиксации созданием новой системы эндопротеза тазобедренного сустава. Разработанный нами эндопротез основан на известном в эндопротезировании принципе первично-стабильной фиксации компонентов протеза (ножки и чашки). Клинообразная форма ножки в трех плоскостях (триклин) обеспечивает практически полную стабильную пресс-фиксацию в проксимальном отделе бедра и исключительную ротационную устойчивость имплантата по сравнению с круглой или конической формой ножки.

Чашка эндопротеза выполнена в виде усеченного конуса, вершина которого - сферический сегмент и состоит из двух деталей: собственно чашки и полимерного вкладыша. Коническая часть чашки с самонарезающейся резьбой обеспечивает надежную первичную фиксацию. Сферический сегмент позволяет максимально приблизить форму чашки к анатомии вертлужной впадины и уменьшить резекцию костных структур.

По клинико-экспериментальным результатам исследований механизмов взаимодействия костной ткани с текстурированной металлической поверхностью в ножке и чашке применен принцип избирательной пористости: в дистальной части ножки и в конической части чашки эндопротез имеет микрошероховатость порядка 15-40 мкм (что обеспечивает прирастание плотной костной ткани), в проксимальной части ножки и в сферическом сегменте чашки имеются пористые вставки с оптимальными размерами пор около 150-350 мкм (что обеспечивает врастание кости на необходимую глубину без нарушения ее питания).

Врастание костной ткани в пористую структуру (пористые металлические вставки из титана) нами изучено экспериментально на животных. Проведено три серии опытов на собаках, которым в метафизарные области костей конечностей вводились пористые вставки из титана с размером пор от 89 до 380 мкм. Пористость вставок составляла от 39 до 48%. Операции проводились в стерильных условиях, собаки выводились из опыта через один, два и три месяца. Из костных макропрепаратов готовились шлифы, отмывалась шлифовочная пыль и по препаратам изучались микродетали тканевых структур. Уже через месяц после имплантации пористой вставки в кость прослеживается заполнение пор имплантата по всей его площади рыхлой волокнистой тканью, формирование в крупных порах островков ее (соединительной ткани), проникающих в соседние мелкие поры. В волокнистой ткани практически всех пор имплантата отмечались начальные процессы остеогенеза - формирование полиморфных тканей и островков остеоидной ткани, которая занимает примерно 1/3-1/2 часть площади пор. В непосредственном контакте с указанной остеоидной тканью выявляются непостоянно мелкие сформированные сосуды.

Во второй серии опытов, изученных через 2 месяца после имплантации пористых вставок, в периферических отделах имплантата отмечалось полное или почти полное замещение волокнистой тканью пор и ее отростков остеоидной тканью, в толще ее выявлялись мелкие кровеносные сосуды. В центральных отделах имплантата в порах преобладала рыхлая волокнистая ткань.

В третьей серии опытов, изученных через 3 месяца после имплантации пористых вставок, отмечено замещение волокнистой ткани пор гомогенной остеогенной тканью с начинающейся пластинчатостыо ее в периферических отделах имплантата. Пластинчатая кость плотно прилегала к поверхности имплантата, в виде шипов врастала в краевые поры и плотно их заполняла. Реактивных костных изменений в пограничной зоне не выявлено.

Таким образом, микроскопические изменения во всех экспериментальных группах и исследованных образцах были сходными по сути и направленности процесса. Различия касались «Объема» врастающей в поры имплантата волокнистой ткани и ее трансформации в остеоидную и остеогенную ткани, зависящих от сроков наблюдения и размеров пор имплантата.

Полученные экспериментальные данные применены в разработанном нами бесцементном эндопротезе тазобедренного сустава, изготавливаемого фирмой «Алтимед». Указанный эндопротез применяется во всех специализированных ортопедотравматологических отделениях Республики Беларусь и многих регионах России (Курган, С.-Петербург, Н. Новгород, Сургут и др.). На 1 января 2006 года имплантировано более 4000 протезов.

В клинике травматологии и ортопедии Белорусской медицинской академии последипломного образования имплантировано 820 эндопротезов собственной конструкции. Опыт применения эндопротезов в течение 10 лет показал высокую степень остеоинтеграции эндопротезов благодаря пористым вставкам, проросших костной тканью. Полученные данные при аутопсиях, макроскопические и микроскопические исследования пористых вставок и препаратов, повторные хирургические вмешательства с целью исправления врачебных ошибок убедительно свидетельствуют о том, что костная ткань, вросшая в пористые титановые вставки толщиной от 2 до 5 мм, которых не имеет ни один аналог выпускаемых эндопротезов всеми фирмами мира, обладает достаточной устойчивостью к срезывающим и скручивающим силам.


Руцкий А.В., Маслов А.П.
Белорусская медицинская академия последипломного образования, Минская областная клиническая больница