«Проблемные вопросы имплантации вертлужного компонента ТБС» ФГБУ «ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ТРАВМАТОЛОГИИ, ОРТОПЕДИИ И ЭНДОПРОТЕЗИРОВАНИЯ» Минздрава России (Г.ЧЕБОКСАРЫ) Мазуренко А.В. Врач-травматолог-ортопед Зав. ТОО№3 Москва 2014 Актуальность • Тотальное эндопротезирование тазобедренного сустава является основным и наиболее эффективным методом лечения коксартроза • Среди факторов возникновения коксартроза дисплазия тазобедренного сустава составляет от 10 до 76% [Хутиев А.В., 2000; Иванов О.В., 2006; Ахтямов И.Ф., Соколовский О., 2008]. Актуальность • Молодой активный возраст пациентов • Средний возраст на момент операции 52,6 лет [Fousek J, Indráková P. Acta Chir Orthop Traumatol Cech. 2007 Feb] • Средний возраст на момент операции 50,1 лет, а при высоком вывихе бедра 44,1 [Данные регистра РНИИТО им. Р.Р.Вредена] Средний возраст пациентов, оперированных в ФГУ «ФЦТОЭ» по поводу диспластического коксартроза 51,7 лет • Результаты операции • По данным Норвежского Регистра риск ревизии вдвое выше, чем после стандартной операции [Engesaeter LB. et al. J Arthroplasty. 2008 Feb] Особенности и причины неудач в лечении дисплазии - Недоразвитие и деформация костных элементов сустава, их взаимное смещение, относительное и абсолютное укорочение мягких тканей - Анатомические особенности – – – – Смещенный центр ротации Уплощенная впадина Уменьшенный передне-задний размер «Слабая» передняя стенка Особенности и причины неудач в лечении дисплазии • Особенности планирования – Определение центра ротации ЭП – Техника установки ВК • Трудности установки ВК – Дефицит покрытия – Недостаточная первичная стабильность Выбор положения вертлужного компонента при тяжелой степени дисплазии (Crowe III – IV) Выбор положения вертлужного компонента • При наличии остеофита установка вертлужного компонента выше центра ротации, при этом: Не требуется значительное низведение бедра Пределы краниального смещения вертлужного компонента 1. Выше 3 см. по данным КТ и собственным наблюдениям отмечена неполноценная костная ткань- ранняя нестабильность Больной М через 6 мес через 1 год после операции Пределы краниального смещения вертлужного компонента На основании КТ исследований создана 3-D модель вертлужной впадины При краниальном смещении на 3 см происходит протрузия в таз Выбор положения вертлужного компонента Установлено, что частота расшатывания ацетабулярного компонента составляет от 42 до 83%, если он установлен вне истинной вертлужной впадины по сравнению с 13% при установке компонента в истинную вертлужную впадину [Linde F.et al., 1988; Stans A.A. et al., 1998; Tözün I.R. et al., 2007]. Выбор положения вертлужного компонента При отсутствии остеофита установка чашки в анатомическую позицию, при этом: Глубокое положение ВК Использование костной пластики (в различных вариантах) Выбор положения вертлужного компонента Глубокое положение ВК Плюсы: возможность отказа от костной пластики Минусы: возможность развития нестабильности с протрузией компонента в таз затрудняют выполнение ревизионных операций из-за дефицита костной ткани [Кавалерский Г.М. с соавт., 2008; De Jong P.T. et al., 2006; Kim M., Kadowaki T., 2010] Выбор положения вертлужного компонента Использование костной пластики 10 % Хорошая первичная стабильность 90 % Длительная перестройка трансплантата Быстрая перестройка трансплантата Отсутствие опорной функции Выбор положения вертлужного компонента По данным литературы минимальное покрытие чашки должно составлять не менее 70% площади ее поверхности, однако отсутствует однозначное представление о том, при каких величинах недопокрытия необходимо использовать дополнительные фиксирующие элементы – винты Способ рентгенологического измерения недопокрытия (16.00 мм - 12%). «Способ определения степени покрытия вертлужного компонента бесцементной фиксации в процентном соотношении после его имплантации в обработанную вертлужную впадину при первичных и ревизионных операциях эндопротезирования тазобедренного сустава» Патент на изобретение РФ №2412646 от 27.02.2011 Интраоперационное измерение глубины недопокрытого сектора Послеоперационное измерение недопокрытого сектора Ключ для применения разработанного метода Пределы недопокрытия вертлужного компонента ? С помощью метода конечных элементов разработана модель фиксации вертлужного компонента и определена максимально допустимая степень недопокрытия вертлужного компонента В механическом эксперименте изучены допустимые нагрузки на вертлужный компонент при различной степени его недопокрытия и разных вариантах фиксации Метод конечных элементов Конечно-элементная модель тазовой кости и чашки вертлужного компонента Упругие модули материалов Модуль Юнга, ГПа Коэффициент Пуассона Чашка и винты (титан) 100 Вкладыш (полиэтил ен) 25 Субхондр аль-ная кость 10 y = y1 Спонгиоз ная кость 0.5 x 0.3 0.35 0.3 0.3 z 1 x= z 1 Проведен на кафедре "Компьютерных технологий в машиностроении" Института металлургии, машиностроения и транспорта СПбГПУ Моделирование выполнялось в CAE системе ANSYS Системы координат, связанные с тазом и чашкой 30% Моделирование недопокрытия Неполное покрытие вертлужного компонента Чашка, установленная во впадину без дефекта крыши (слева) и с дефектом 30% (справа) Модель имлантации ацетабулярного компонента с винтами Расположение винтов. Тип 1 — слева, тип 2 — справа Винты, расположенные по типу 1, входят в кость через поверхность дефекта. Часть винта между чашкой и костью остается открытой (D56, дефект 35%). 30% Метод конечных элементов Результаты Значения предельных сил (H/кг) При увеличении величины недопокрытия свыше 25% значительно уменьшалась допустимая сила, действующая на ацетабулярный компонент 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 D 46 без винтов D 52 без винтов D 56 без винтов D 46 с винтами 30мм D 52 с винтами 30мм D 56 с винтами 30мм 4252.18/ 106 4674.00/ 117 4730.11/118 3880.35/ 97 3810.69/ 95 4449.88/111 3315.62/ 89 3219.65/ 80 3493.63/87 2466.09/ 62 2961.20/ 74 3175.01/79 4916.73/122 4103.31/103 4631.13/116 1751.45/ 44 2646.08/ 66 2597.94/65 4318.34/108 3914.26/99 4062.40/102 1289.00/ 32 2178.21/ 54 2169.31/54 4053.03/101 3995.82/100 4091.44/102 4723.20/118 Допустимая величина недопокрытия вертлужного компонента (из расчета максимальной массы тела 70 кг и отсутствия дополнительной фиксации винтами) составляет 25 %. Установка винтов позволяет увеличить предельную нагрузку в 1.5–3 раза и допустимая масса тела во всех подобных вариантах оказывается не менее 100кг. Таким образом, при дополнительной стабилизации возможна надежная фиксация имплантата при увеличении недопокрытия до 35%. Эксперимент с механической моделью Схема испытаний. 1 – модель ТБС, 2 – имплантат, 3-4 – крепления, 5 – срезы, 6 – пресс. Испытательная установка Проведен на кафедре "Основ конструирования" Казанского национального исследовательского технического университета им. А.Н. Туполева совместно с кафедрой "Теоретической механики" института математики и механики им Н.И. Лобачевского Казанского (Приволжского) Федерального университета Этапы эксперимента – поворот ВК Механический эксперимент Результаты 1200,00 1000,00 Н 800,00 600,00 400,00 200,00 0,00 4 5 6 7 8 9 10 11 12 мм 33%-1 33%-2 33%-3 33%-4 33%-Ш 25%-1 25%-2 Диаграммы испытаний для различных степеней недопокрытия и подкрепления винтами Высокая стабильность ацетабулярного компонента при его недопокрытии в пределах 18%, а при 25% возможно сохранение фиксации имплантата при ограничении весовой нагрузки не более 70 кг. Критическими оказались величины в пределах 33%, но дополнительная фиксация винтами позволяла в 1,5 - 2 раза увеличить предельно допустимую нагрузку. Клинический материал – Ретроспективно проведен анализ недопокрытия ацетабулярного компонента эндопротеза 96 пациентов с разными стадиями диспластического коксартроза – Средняя величина недопокрытия составила 18,05% (SD 7.99) – Признаков нестабильности во всех случаях не отмечено (период наблюдения 1,5- 12 лет) Выводы Безопасная величина краниального смещения центра ротации ацетабулярного компонента составляет 2,5 см при наличии остеофита. При более высоком смещении значительно возрастает риск раннего расшатывания компонента в связи с неполноценной фиксацией в надацетабулярной области, а также его протрузией в таз. 2. При недопокрытии вертлужного компонента в пределах 18% сохраняется высокая степень стабильности. Критическое значение недопокрытия вертлужного компонента составляет 25% (без винтов), для пациента весом до 70 кг. 3. Дополнительное использование винтов в 1,5 -2 раза увеличивает прочность фиксации верлужного компонента. 1. Благодарю за внимание!