Костные цементы для операций по эндопротезированию

Распространено мнение, что цементные протезы хуже бесцементых, а их установка чаще вызывает осложнения. На самом деле это не так. Каждый из них имеет определенные достоинства и недостатки.

Цементные и бесцементные эндопротезы отличаются не качеством, а способом фиксации. Выбор варианта зависит от плотности кости, строения бедренной кости и возраста пациента.

Разница между цементным и бесцементным эндопротезирование

Основные отличия заключается в методе закрепеления импланта в кости. Сами импланты отличаются по материалу, покрытию и внешнему виду. Кроме цементных и бесцементных существуют еще реверс-гибридные эндопротезы.

Виды имплантов по способу фиксации:

Таблица 1. Основные различия между цементными и бесцементными протезами.

Характеристики	Цементный	Бесцементный	Гибридный
Способ фиксации	Посадка на фиксирующую субстанцию – полимерный цемент.	Вколачивание в костный канал по методу press fit после его обработки рашпилем.	Бесцементная установка бедренных компонентов и цементная фиксация остальных.
Материал	Ножки цементной фиксации делают из хром-кобальтового или кобальт-хром-молибденового сплава. Чашки производят из медицинского полиэтилена.	Эндопротезы из сплавов на основе титана (титан-алюминий-ванадиевый или титан-алюминий-ниобиевый). Примечательно, что в таких имплантах можно выбрать пару трения.	Отдельные фрагменты протезов могут изготавливать с разнообразных материалов.
Покрытие	Не имеют напыления. Поверхность таких имплантов обычно санируют или полируют.	Пористое или гидроксиапатитовое покрытие, облегчающее врастание.	Методика обработки поверхностей зависит от того, каким образом планируется устанавливать компоненты протеза.
Внешний вид	Имеют гладкую, полированную поверхность.	Обычно выглядят шероховатыми.	Могут иметь различный внешний вид.

Как выбирают способ фиксации протеза

Успех эндопротезирования тазобедренного сустава в наибольшей степени зависит от мастерства хирурга и правильного подбора протеза. Логично, что хирург сам выберет имплант и способ фиксации.

Самый дорогой, качественный имплант могут установить неправильно, что в итоге приведет к неудовлетворительным результатам операции. А качественно имплантированный дешевый протез может служить десять лет.

Факторы, которые учитывают при выборе эндопротеза:

Пол и возраст пациента. Пациентам моложе 55 лет лучше ставить бесцементные протезы. В имплантах с цементной фиксацией больше всего нуждаются женщины, из-за высокой частотой развития остеопороза в постменопаузальном периоде.
Ширина канала бедренной кости. При узком канале врачи предпочитают эндопротезы с бесцементной фиксацией. Если кости тонкие и довольно широкий костный канал – ему ставят цементный протез.
Плотность костной ткани. Для нормального врастания бесцементного импланта требуется хороший остеогенный потенциал. Если же у пациента низкая плотность костной ткани или имеется остеопороз – протез лучше зафиксировать цементом.
Наличие переломов. Врачи считают, что при переломах лучше всего ставить цементный протез. Однако ведутся клинические исследования, в которых активно изучается эффективность установки имплантов с бесцементным типом фиксации.

Преимущества и недостатки методов фиксации

Несомненно, оба вида эндопротезирования имеют как преимущества, так и недостатки. Однако в целом исход операции зависит не только от стоимости и характеристик импланта. Как мы уже говорили: все в руках хирурга!

Таблица 2. Плюсы и минусы разных видов эндопротезирования.

Цементные и бесцементные компоненты эндопротеза тазобедренного сустава отличаются. Цементные ножки эндопротеза гладкие, а бесцементные – шероховатые. Цементные чашки изготавливаются из высокомолекулярного поперечно-связанного медицинского полиэтилена, а бесцементные делают из металлических сплавов с шероховатой наружной частью. Подробнее о том, какие бывают компонентны эндопротеза тазобедренного сустава вы можете прочитать в отдельной статье на нашем сайте (щелкните мышкой, чтобы перейти к этой статье).

Есть два компонента эндопротеза тазобедренного сустава, которые фиксируются к кости – ножка и чашка. Оба эти компонента могут быть цементными или бесцементными. Если один из них цементный, а другой – бесцементный, то такой эндопротез называют гибридным или реверс-гибридным.

Костный цемент используется в медицине уже более 50 лет, и он находит себе применение не только в эндопротезировании для фиксации компонентов эндопротеза к кости, но и в других специальностях (для пластики тел позвонков, в стоматологии и т.д.). Костный цемент заполняет пространство между эндопротезом и костью и формирует эластичную зону, которая работает не только как амортизатор, поглощающий удары, но и равномерно распределяет нагрузку по всей кости, окружающей эндопротез. Равномерное распределение нагрузки от эндопротеза к кости особенно важно для ножки эндопротеза тазобедренного сустава, которая, как правило, имеет неидеальную адаптацию своей формы к форме канала бедренной кости, что приводит к появлению зон повышенной и сниженной нагрузки (неравномерное распределение сил).

Костный цемент по своей химической сути является плексигласом, или, точнее, полиметилметакрилатом. Иногда костный цемент называют акриловым цементом. Впервые полиметилметакрилат в медицине применили в 1940-х годах для заполнения дефекта костей лицевого черепа. Оказалось, что полиметилметакрилат прекрасно уживается с тканями человека (тканевая совместимость), другими словами, ученые наконец-то нашли материал, который можно успешно использовать в костной хирургии, а ведь попытки найти такой материал велись еще в конце 19 века.

В настоящее время в мире ежегодно выполняется несколько миллионов цементных эндопротезирований суставов и такой способ фиксации эндопротеза очень надежен, а сама конструкция – долговечна.

Костный цемент, который используется для эндопротезирования тазобедренного сустава, поставляется в коробке, внутри которой есть пакетик с порошком (преполимеризованный полиметилметакрилат в смеси с аморфным порошком-инициатором) и ампула с жидкостью (метилметакрилат мономер, стабилизатор, ингибитор).

Две дозы костного цемента: ампулы с жидкостью (метилметакрилат мономер, стабилизатор, ингибитор) и порошок, высыпанный из двух пакетов (преполимеризованный полиметилметакрилат в смеси с аморфным порошком-инициатором)

На операции жидкость из ампулы выливают в порошок и перемешивают, после чего начинается процесс полимеризации – цемент сначала становится жидким, как тесто, а через 5-8 минут он твердеет. На ощупь затвердевший цемент напоминает камень, но в опытах с большой нагрузкой он ведет себя как твердая резина, т.е. обладает свойствами эластичности, амортизируя нагрузки.

Костные цементы различаются по вязкости (низкая, средняя и высокая).

Во время полимеризации костный цемент разогревается, причем чем толще слой цемента, тем выше эта температура. В эксперименте температура полимеризации достигает 120-140 градусов, но в теле человека она обычно повышается до 70-80 градусов за счет того, что толщина цементной мантии редко превышает 5 мм и, кроме того, цемент охлаждает кровь.

Важной особенностью костного цемента является то, что в него до полимеризации можно добавить порошок антибиотика, который в некоторых случаях снижает вероятность развития инфекционных осложнений.

Костный цемент выпускают те же фирмы, что и эндопротезы тазобедренного сустава (Zimmer, DePuy, Stryker, Smith&Nephew, Biomet, Aesculap и др.).

Крайне редко в процессе полимеризации цемента в организме может возникнуть грозное осложнение – синдром имплантации костного цемента, который проявляется в резком падении артериального давления, аритмии. К счастью, вероятность этого осложнения очень мала и по научным данным составляет 0,06-0,1%. Подробнее об этой проблеме интересующиеся могут почитать в статье Британского Журнала Анестезии.

Сейчас, к сожалению даже от многих хирургов можно услышать, что цементный эндопротез это плохо, а бесцементный – хорошо. На самом деле это не так. Цементные и бесцементные эндопротезы тазобедренного сустава неодинаковы, и каждый из ниж имеет свои плюсы и минусы. И если хирург говорит о том, что цементный эндопротез это плохо, то он либо лукавит, либо вообще не разбирается в эндопртезах. Во-первых, цементное и бесцементное эндопротезирование тазобедренного сустава зарождалось, формировалось и совершенстовалось практически обособленно друг от друга, цементное эндопротезирование преобладает в Европе (особенно Швеция, Норвегия, Великобритания), а бесцементное преобладает в США. В последние 10-15 лет эти шкаолы эндопротезирования смешиваются и в в Европе стали активнее использовать бесцементное эндопротезирование, а в США – цементное.

Например, в Швеции в 2005 году более 90% всех эндопротезирований тазобедренного сустава выполняется с использованием костного цемента, а в 2009 – более 80%. В Великобритании сейчас около 70% устанавливаемых эндопротезов являются цементными, и только 30% - бесцементными.

Согласитесь, что если в Великобритании и в Швеции цементное эндопротезирование используется так часто, то, скорее всего, оно не так уж и плохо, и не стоит так ругать цементные эндопротезы и думать что они плохие.

Данные шведского регистра эндопротезирования, который ведется с 1967 года. Используются цементные, бесцементные эндопротезы, гибридные (цементная ножка и бесцементная чашка), реверс-гибридные (цементная чашки и бесцементная ножка) и поверхностное (замена только части головки бедренной кости с сохранением шейки бедренной кости).

Еще раз повторимся, что у цементных и бесцементных эндопротезов есть свои сильные и слабые стороны, свои плюсы и минусы, и выбирать цементный или бесцементный эндопротез стоит индивидуально.

Возраст. Чем старше пациент, тем более предпочтительно цементное эндопротезирование. С возрастом прочность кости постепенно снижается (появляется остеопороз), и в таком случае лучше цементная фиксация.Четких границ, которые бы говорили о том, что, например, всем старше 60 лет нужно цементное эндопротезирование, не существует. В некоторых случаях цементный эндопротез будет оптимальным и у 40-летнего, а в другом случае и в возрасте 80 лет может подойти бесцементный эндопротез.

Пол. Прочность кости сильнее снижается у женщин из-за послеменопаузального остеопороза, поэтому цементный эндопротез предпочтителен женщинам после менопаузы. С другой стороны, если эндопротезирование выполняется на фоне артроза, то как правило, плоность кости в таком случае наоборот повышена.

Форма канала бедренной кости. Чем шире канал и чем тоньше стенки бедренной кости, тем более предпочтительно цементное эндопротезирование.

Чаще цементное эндопротезирование выполняется при переломах шейки бедра у пожилых, еще более оно актуально при несросшихся переломах шейки бедренной кости, незаменимо цементное эндопротезирование и в том случае, если оно выполняется на фоне инфекционных процессов, например, после остеомиелита (гнойного поражения кости), так как в цемент можно добавить антибиотик.

Конечно же, определять предпочтительный способ фиксации (цементный или бесцементный) в каждом индивидуальном случае должен врач.

Плюсы

Минусы

Цементный

эндопротез

Бесцементный

эндопротез

Автор статьи – кандидат медицинских наук Середа Андрей Петрович

Разница между цементным и бесцементным эндопротезирование

Виды имплантов по способу фиксации:

Таблица 1. Основные различия между цементными и бесцементными протезами.

Характеристики	Цементный	Бесцементный	Гибридный
Способ фиксации	Посадка на фиксирующую субстанцию – полимерный цемент.	Вколачивание в костный канал по методу press fit после его обработки рашпилем.	Бесцементная установка бедренных компонентов и цементная фиксация остальных.
Материал	Ножки цементной фиксации делают из хром-кобальтового или кобальт-хром-молибденового сплава. Чашки производят из медицинского полиэтилена.	Эндопротезы из сплавов на основе титана (титан-алюминий-ванадиевый или титан-алюминий-ниобиевый). Примечательно, что в таких имплантах можно выбрать пару трения.	Отдельные фрагменты протезов могут изготавливать с разнообразных материалов.
Покрытие	Не имеют напыления. Поверхность таких имплантов обычно санируют или полируют.	Пористое или гидроксиапатитовое покрытие, облегчающее врастание.	Методика обработки поверхностей зависит от того, каким образом планируется устанавливать компоненты протеза.
Внешний вид	Имеют гладкую, полированную поверхность.	Обычно выглядят шероховатыми.	Могут иметь различный внешний вид.

Абсолютных противопоказаний не так много, и большинство из них относится к сфере общей хирургии:

Заболевания органов кроветворения;
Тяжелые психические расстройства;
Сердечная недостаточность (стадия декомпенсации);Оострые инфекционные заболевания;
Глаукома;
Тотальное разрушение костной ткани.
Детский возраст (стадия формирования скелетной системы).

Относительными противопоказаниями являются функциональные хронические заболевания в стадии ремиссии, невроз, сахарный диабет, деформации костей и суставов конечностей, склонность к аллергическим реакциям, избыточный вес.

Что представляет собой эндопротез

Факторы, которые учитывают при выборе эндопротеза:

Пол и возраст пациента . Пациентам моложе 55 лет лучше ставить бесцементные протезы. В имплантах с цементной фиксацией больше всего нуждаются женщины, из-за высокой частотой развития остеопороза в постменопаузальном периоде.
Ширина канала бедренной кости . При узком канале врачи предпочитают эндопротезы с бесцементной фиксацией. Если кости тонкие и довольно широкий костный канал – ему ставят цементный протез.
Плотность костной ткани . Для нормального врастания бесцементного импланта требуется хороший остеогенный потенциал. Если же у пациента низкая плотность костной ткани или имеется остеопороз – протез лучше зафиксировать цементом.
Наличие переломов . Врачи считают, что при переломах лучше всего ставить цементный протез. Однако ведутся клинические исследования, в которых активно изучается эффективность установки имплантов с бесцементным типом фиксации.

Несомненно, оба вида эндопротезирования имеют как преимущества, так и недостатки. Однако в целом исход операции зависит не только от стоимости и характеристик импланта. Как мы уже говорили: все в руках хирурга!

Таблица 2. Плюсы и минусы разных видов эндопротезирования.

Равномерное распределение нагрузки от эндопротеза к кости особенно важно для ножки эндопротеза тазобедренного сустава, которая, как правило, имеет неидеальную адаптацию своей формы к форме канала бедренной кости, что приводит к появлению зон повышенной и сниженной нагрузки (неравномерное распределение сил).

На операции жидкость из ампулы выливают в порошок и перемешивают, после чего начинается процесс полимеризации – цемент сначала становится жидким, как тесто, а через 5-8 минут он твердеет. На ощупь затвердевший цемент напоминает камень, но в опытах с большой нагрузкой он ведет себя как твердая резина, т.е. обладает свойствами эластичности, амортизируя нагрузки.

Костные цементы различаются по вязкости (низкая, средняя и высокая).

Костный цемент выпускают те же фирмы, что и эндопротезы тазобедренного сустава (Zimmer, DePuy, Stryker, Smith

– Подбор наилучших специалистов для вашего случая
– Консультация по выбору лечебного учреждения
– Помощь в реабилитации для скорого выздоровления

Показания к эндопротезированию

Замена сустава назначается, если у пациента присутствует стойкий болевой синдром с выраженным нарушением функции сустава. При клинических проявлениях артроза 3-4 степени, которые как правило, не купируются приемом лекарственных средств, внутрисуставными уколами и физиотерапевтическими методиками. Когда щадящие хирургические вмешательства не приводят к желаемому результату.

Ниже представлены основные патологии, при которых может требоваться эндопротезирование суставов:

дегенеративно-дистрофические заболевания;
системные патологии с вовлечением хрящевой ткани;
постинфекционные осложнения в области суставов;
посттравматический артроз;
псориатический, энтеропатический или подагрический артрит;
гемартроз при патологиях свертываемости крови;
доброкачественные и злокачественные новообразования;
асептический некроз фрагментов кости;
врожденные аномалии опорно-двигательного аппарата.

Показания к эндопротезированию каждого отдельного сустава имеют и эпидемиологические особенности. Например, среди причин, которые чаще всего приводят к операции на тазобедренном суставе, выделяют диспластический коксартроз у женщин, асептический некроз головки бедра и посттравматический артроз – у мужчин.[1] Среди показаний к замене локтевого сустава лидируют последствия перенесенных травм данной области и ревматоидный артрит.[2]

При эндопротезировании возможна замена как костей, так и их фрагментов:

головки лучевой кости;
ключицы;
надколенника;
шейки бедра;
большеберцовой кости.

Список противопоказаний

Состояния, при которых протезирование не приведет к желаемому результату или же связано с высоким риском жизнеугрожающих осложнений, относят к абсолютным противопоказаниям. Их можно разделить на следующие категории:

острые инфекционные и неинфекционные заболевания;
полиорганная недостаточность;
хронические патологии в стадии декомпенсации;
юный возраст ввиду незрелости скелета, выраженный остеопороз;
невозможность самостоятельно передвигаться, не связанная с патологией костей и суставов;
местные воспалительные процессы в области предполагаемого оперативного вмешательства;
наличие несанированных очагов хронической инфекции;
врожденный или приобретенный иммунодефицит, полиаллергия;
парез или паралич конечности, на которой планируется оперативное вмешательство.

Иногда эндопротезирование не может быть проведено по техническим причинам.

Наличие относительных противопоказаний ухудшает прогноз операции, но разработка индивидуальной тактики хирургического лечения и восстановления с учетом данных особенностей минимизирует риски.

Виды протезов

Эндопротезы классифицируются в зависимости от ряда отличительных признаков:

По количеству компонентов:
- однокомпонентные;
- двухкомпонентные;
- трехкомпонентные.
В зависимости от принципа конструкции:
- однополюсные;
- двухполюсные.
По способу фиксации:
- бесцементная;
- цементная;
- гибридная.
Импланты суставов изготавливают из следующих материалов:
- металлов и их сплавов;
- полиэтилена;
- керамики;
- углерода;
- оксиниума.

связанный;
полусвязанный;
несвязанный.

Последний вариант наиболее физиологичен. Он предполагает сохранение задней крестообразной связки, и сохранение стабильности за счет собственных мышц и связочного аппарата пациента.

Подготовка к операции

Грамотное предоперационное планирование снижает риск осложнений и улучшает результаты эндопротезирования.[3]

Ниже приведены основные рекомендации по подготовке к операции по замене сустава:

при наличии хронических заболеваний пациенту следует посетить профильных специалистов;
рекомендуется соблюдение правил здорового образа жизни с целью укрепления иммунной системы и снижения массы тела;
необходима тщательная санация очагов хронической инфекции;
прохождение предоперационной физической реабилитации улучшает кровообращение, укрепляет мышцы и связки;
в рамках специальной подготовки следует ознакомиться с принципами послеоперационной реабилитации, в том числе овладеть техникой использования костылей, ходунков, трости;
возможно прохождение курсов физиотерапии и массажа.

Начинать подготовку рекомендуется за несколько месяцев до вмешательства.

За неделю до операции следует отказаться от употребления алкоголя. За 4 дня – от приема медикаментов, разжижающих кровь. Важно избегать потенциальных источников инфекции. Если накануне пациент почувствует недомогание, операцию придется отложить на 2-4 недели. Даже неосложненная вирусная инфекция может привести к неудаче эндопротезирования.

Важный момент в планировании – подготовка домашней обстановки. Кресла, диван, унитаз, кровать, стулья должны быть достаточной высоты. В ванной и уборной рекомендуется установить дополнительные поручни. У больного должна быть удобная обувь с нескользкой подошвой. Вещи повседневного использования важно расположить в легкодоступных местах – резкие движения с вовлечением оперированного сустава вызывают дискомфорт, первое время после операции могут быть опасны потягивания, приседания.

Основные этапы вмешательства

Для получения доступа к суставу хирургу необходимо повредить ряд тканных образований, поэтому операция оказывается довольно травматичной. Ранее в перечне высокотехнологичных видов медицинской помощи она была отнесена к VI категории сложности, при этом самая высокая категория в данной классификации – седьмая.[4] Благодаря изобретению новых малоинвазивных методик, повреждение мышц, сосудистых сетей, связок сведено к минимуму.

Основные этапы эндопротезирования представлены ниже:

После того как начинает действовать анестезия производится тщательная антисептическая обработка области вмешательства.
Хирург разрезает мягкие ткани, получая непосредственный доступ к суставу.
Разъединяются суставные концы костей.
Костные поверхности опиливаются – им придается необходимая форма для идеального сопоставления кости с протезом.
Производится установка компонентов импланта и их прочная фиксация.
Финальный этап операции – ушивание мягких тканей.

Техника вмешательства определяется в зависимости от оперируемого сустава, плотности костей, общего состояния больного.

Период реабилитации после эндопротезирования

В Международной классификации функционирования (МКФ, 2003) [5] указаны следующие цели реабилитации после эндопротезирования:

восстановление функции оперированного сустава;
получение возможности полноценного самообслуживания;
возвращение к профессиональной и социальной активности.

Восстановление должно начинаться в первые 12-24 часа после вмешательства. Ранние реабилитационные мероприятия направлены на профилактику осложнений и способствуют скорейшему заживлению послеоперационной раны. В позднем периоде усилия реабилитолога и пациента направлены на максимальное восстановление двигательной активности. Как правило, для достижения нужных результатов требуется около 3-6 месяцев активного восстановительного лечения.

Особенности эндопротезирования отдельных суставов

Протезы изготавливаются с учетом уникальной анатомии и биомеханики конкретного сустава. В таблице представлены некоторые особенности эндопротезирования различных областей.

Читайте также: