Full Text

Введение Существует множество вариантов реконструкции вертлужной области при ревизионном эндопротезировании тазобедренного сустава [23, 27, 31]. Однако вопрос оптимального дизайна ревизионных вертлужных конструкций остается недостаточно освещенным в литературе. При установке имплантатов для восстановления функции и опороспособности нижней конечности, а также реализации свойств поверхностей с остеоинтегративным покрытием требуется стабильная фиксация. Это достигается методом тугой посадки (press-fit) либо фиксацией винтами [5, 9, 10]. При этом в ревизионной хирургии метод тугой посадки часто недостижим или ненадежен из-за наличия дефектов и дефицита костной ткани. Расширенная фиксация винтами представлена, как правило, в типовых антипротрузионных конструкциях, которые в свою очередь в основном лишены остеокондуктивных покрытий [7, 24, 30]. К тому же, несмотря на наличие размерного ряда антипротрузионных компонентов, не через все отверстия можно гарантированно обеспечить фиксацию винтами к кости в связи с большим разнообразием размеров и формы дефектов [18, 37]. Ввиду разнообразия дефектов вертлужной области при ревизионном эндопротезировании тазобедренного сустава целью нашего исследования было классифицировать основные типы индивидуальных конструкций, применяемых в реконструкции обширных дефектов вертлужной впадины, и определить, существует ли зависимость типа конструкции от типа дефекта. Материалы и методы В клинике Национального медицинского исследовательского центра травматологии и ортопедии имени Р.Р. Вредена за период с 2015 по 2019 год выполнено 115 ревизий вертлужного компонента с использованием индивидуальных конструкций, 101 случай из которых имели 36 дефектов 3A степени, 47 дефектов - 3B степени по Paprosky и 18 дефектов сочетались с нарушением целостности тазового кольца. Для каждого пациента был изготовлен персонифицированный имплантат для реконструкции области вертлужной впадины в соответствии с особенностями геометрии дефекта. Индивидуальные конструкции были представлены полусферическими компонентами (чашками) - 4, аугментами - 24, двудольными чашками - 2, трехфланцевыми конструкциями - 62 и полусферами с ножкой и подвздошным фланцем - 9 (рис. 1). Двудольные чашки и аугменты были объединены в одну группу по реконструкции вертлужной области - аугментации недостающей области вертлужной впадины. Проектирование производилось научными сотрудниками Национального медицинского исследовательского центра травматологии и ортопедии при активном участии хирургов, выполнявших операции. Принципы проектирования базировались на опорности оставшейся кости. Описание методов статистического анализа Материалы исследования были подвергнуты статистической обработке с использованием методов непараметрического анализа. Накопление, корректировка, систематизация исходной информации и визуализация полученных результатов осуществлялись в электронных таблицах Microsoft Office Excel 2016. Статистический анализ проводился с использованием программы Past 3.16. Сравнение номинальных данных проводилось при помощи критерия χ2 Пирсона, позволяющего оценить значимость различий между фактическим количеством видов конструкций или качественных характеристик типа дефекта, попадающих в каждую категорию, и теоретическим количеством, которое можно ожидать в изучаемых группах при справедливости нулевой гипотезы. а б в г д Рис. 1. Варианты применяемых индивидуальных конструкций: а - полусферический компонент; б - аугмент; в - двудольная чашка; г - трехфланцевый компонент; д - фланцевый компонент с внутрикостной ножкой Результаты Несмотря на то, что большинство дефектов относились к категориям 3A, 3B дефектов по классификации Paprosky и нарушению целостности тазового кольца, вид индивидуальной конструкции определялся в значительной степени геометрией дефекта. Например, при сохранении медиальной опоры использовались конструкции с целью аугментации недостающей передней, задней или верхней стенок вертлужной впадины. При дефектах, сопровождающихся отсутствием опоры медиальной стенки, конструкция имела антипротрузионные свойства и мостовидный вариант фиксации. В наиболее тяжелых случаях при отсутствии опорности и связи с осевым скелетом нижней половины полутаза вертлужный компонент имел фланец для фиксации к оставшейся части крыла подвздошной кости и ножку с покрытием для остеоинтеграции, устанавливаемую внутрикостно в задние отделы тела подвздошной кости (таблица). Тем не менее определенная нелинейная закономерность между типом имплантата и видом дефекта существовала. Статистически значимая зависимость подтвердилась значением критерия χ2 Пирсона, величина которого составила 56,2 (критическое значение χ2 16,812, р < 0,01). При более стабильных дефектах преобладали варианты аугментации дефекта, в то время как при нарастающем дефиците опорности вертлужной области вектор смещался в сторону имплантатов, не требующих реконструкции костного ложа вокруг полусферического компонента (рис. 2). 3A по Paprosky 3B по Paprosky Виды конструкции Тип дефекта вертлужной впадины Полусфе-рический компонент Аугментация (аугмент, двудольная чашка) Трехфлан-цевая конструкция Фланцевый вертлужный компонент с ножкой Всего 3A по Paprosky 4 22 9 1 36 3B по Paprosky 0 4 40 3 47 Нарушение целостности тазового кольца 0 0 13 5 18 Всего 6 26 62 9 101 % 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Неограниченный Ограниченный Аугмент Фланцевый вертлужный компонент с ножкой Трехфланцевая Полусфера Рис. 2. Изменение структуры типов индивидуальных имплантатов с прогрессированием обширности костного дефекта вертлужной впадины Рис. 3. Структура видов индивидуальных имплантатов при дефектах вертлужной впадины 3A типа по классификации W. Paprosky с учетом параметра ограниченности дефекта Структура видов имплантатов внутри типов дефектов 3A и 3B по классификации W. Paprosky оказалась неоднородной. Для оценки однородности использовался критерий ограниченности дефекта их классификации Garbuz, который предполагает пластику опорных структур в случае неограниченных дефектов. Согласно полученным нами данным, распределение видов имплантатов имело статистически значимое различие в зависимости от того, являлся ли дефект ограниченным или неограниченным для 3A типа дефектов по классификации W. Paprosky (χ2 = 13,05; р < 0,01) (рис. 3). Для дефектов 3B параметр ограниченности не выявил статистически значимой разницы в структуре видов имплантатов по параметру ограниченности дефекта (χ2 = 6,32; р = 0,1) (рис. 4). % 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Полусфера Ограниченный Неограниченный Фланцевый вертлужный компонент с ножкой Трехфланцевая Аугмент Рис. 4. Структура видов индивидуальных имплантатов при дефектах вертлужной впадины 3B типа по классификации W. Paprosky с учетом параметра ограниченности дефекта Особенности дизайна аугментов и двудольных конструкций Несмотря на то, что принцип аугментации подразумевает достройку недостающей стенки костного ложа, варианты аугментов были достаточно разнообразными. От стандартных серийных аугментов они отличались в первую очередь заданными направлениями отверстий для проведения винтов в костную ткань. Индивидуальные аугменты могли иметь интерфейсную поверхность как под обработку фрезой, так и под копию контактной поверхности кости. Количество отверстий проектировалось с целью выполнения максимально надежной фиксации, зависело от размеров аугмента, количества прилежащей кости и варьировалось от 5 до 10. Фиксация винтами через все отверстия не являлась обязательной. Надежной считалась фиксация в трех и более разнонаправленных зонах. При недостаточной области фиксации через аугмент зона фиксации могла быть расширена добавлением фланцев к аугменту. В одном случае потребовалась дополнительная фиксация аугмента в теле подвздошной кости внутрикостной ножкой (рис. 5). Двудольные конструкции представляли собой монолитный имплантат из полусферической части для пары трения и аугмента, который также мог иметь поверхность для установки под обработку фрезой или без (см. рис. 1, г). В отношении двудольных конструкций следует отметить, что они являются переходной формой между аугментированием и трехфланцевыми конструкциями, поскольку сочетают принципы первых и вторых видов имплантатов. a б в Рис. 5. Аугмент с внутрикостной ножкой: a - спроектированный аугмент в области дефекта левой вертлужной впадины, вид спереди; б - спроектированный аугмент в области дефекта левой вертлужной впадины, вид сбоку; в - послеоперационная рентгенограмма пациента с установленным имплантатом Подвздошный участок, проектируемый в виде части полусферы и, по сути, выполняющий роль аугмента, можно расценивать в качестве подвздошного фланца. Однако, с другой стороны, построение его в виде части полусферы не имеет целесообразности при дефекте или нарушении опорности медиальной стенки. Хотя этот вопрос остается дискутабельным, на наш взгляд, в этом исследовании строгой категоризацией двудольных вертлужных компонентов можно пренебречь, поскольку их было установлено всего два. Особенности дизайна трехфланцевых конструкций При неопорности медиальной стенки, которая часто сочеталась с дефектами передней или задней колонн, имплантат обладал свойствами антипротрузионных конструкций и опирался фланцами на участки здоровой кости. В отличие от наиболее а б в Рис. 6. Рентгенограммы пациентки 71 года: a - до операции - обширное разрушение крыши и крыла подвздошной кости, дефекты передней и задней колонн, нарушение целостности тазового кольца; б - имплантирована индивидуальная трехфланцевая конструкция с фиксацией 9 винтами; в - через 2 года после ревизии конструкция стабильна, пациентка довольна результатом, передвигается с помощью трости распространенных антипротрузионных кейджей Бурх-Шнайдера, фиксация которых предполагает наличие двух фланцев - седалищного и подвздошного и опорной задней колонны, индивидуальные фланцевые конструкции имели три фланца, к вышеуказанным добавлялся лонный фланец. Подвздошный фланец фиксировался 5-7 винтами, седалищный 2-3 винтами, для фиксации лонного фланца устанавливалось 0-2 винта. Еще одной отличительной особенностью было наличие на фланцах индивидуальных конструкций пористого покрытия для обеспечения остеоинтеграции. Трехфланцевые конструкции применялись и при отсутствии одной из колонн, и при нарушении целостности тазового кольца (рис. 6). Вместе с тем конструкция должна была быть стабильной в краниальном направлении и иметь элементы, которые бы препятствовали ее миграции вверх. Важным было сочетать достаточные размеры фланцев для фиксации и одновременно необоснованно не проектировать конструкцию слишком громоздкой. Последнее затрудняло установку, требовало дополнительного рассечения тканей и скелетирования кости. Особенности дизайна полусферических компонентов с подвздошным фланцем и внутрикостной ножкой Концепция полусферического компонента с внутрикостным стержнем заимствована из костной онкологии, когда при объемных резекциях остатки костной ткани не предполагают заклинивания полусферического компонента [8]. Для фиксации в таких случаях применяется внутрикостная ножка, которая заклинивается в теле подвздошной кости или боковой массе крестца и служит опорой для полусферического компонента. Однако срок службы таких компонентов ограничен выживаемостью 5 лет, что, вероятно, связано с отсутствием надежной ротационной стабильности. Индивидуализация компонента позволила увеличить ротационную стабильность, дополнив имплантат подвздошным фланцем. Кроме того, пористое покрытие стержня и фланца расширяет потенциальную область остеоинтеграции. Такой тип дизайна был актуален в основном при посттравматических деформациях тазового кольца, a б Рис. 7. Рентгенограммы пациентки 35 лет: a - до операции - посттравматическая деформация таза, нарушение целостности тазового кольца, отсутствие контакта седалищной кости с осевым скелетом; б - имплантирована индивидуальная полусферическая конструкция с ножкой и подвздошным фланцем когда достраивание вертлужной области не представлялось возможным, а фрагмент седалищной кости не имел связи с осевым скелетом и, таким образом, не являлся опороспособным (рис. 7). Обсуждение Хирургическое лечение костных дефектов в области вертлужной впадины имеет продолжительную историю. Классификация дефектов вертлужной впадины от Wayne Paprosky впервые была опубликована в 1994 г., в этой статье автор уже представлял свой подход и многолетние наработки в области решения этой проблемы [29]. При этом выработанные основные принципы реконструкции вертлужной области практически не менялись с середины 80-х годов [21]. Это восстановление центра ротации, аугментация дефекта, противодействие краниальной и медиальной миграции. Эволюция реконструкции дефектов развивалась в основном в отношении используемых материалов и дизайна конструкций. Изначально для крупных дефектов использовались массивные структурные трансплантаты, однако высокий процент неудачных исходов стимулировал к разработке более надежных методов реконструкции [13, 32]. Примерно в то же время появилась импакционная костная пластика, которая показала хорошие результаты, но лишь в условиях отграниченных дефектов [14, 34]. Параллельно разрабатывались конструкции с расширенной зоной фиксации, выходящей за пределы вертлужной области [11, 15]. С накоплением опыта и большим количеством неудачных результатов пришло понимание того, что для обеспечения долгосрочных результатов конструкции, наряду с надежной первичной фиксацией, должна иметься возможность остеоинтеграции. Результатом стало развитие комбинаций методик и появление на рынке компонентов из пористых материалов, тантала, титана [20, 26, 35]. Но несмотря на в целом удовлетворительные исходы, серийные конструкции не покрывали всех потребностей ревизионного эндопротезирования вертлужной области [12]. С внедрением методов аддитивного производства стало понятно, что данные технологии позволяют производить индивидуальные компоненты, дизайн которых может учитывать все принципы реконструкции вертлужной области, совмещать преимущества ранее использованных конструкций и избегать их недостатков. В публикациях об индивидуальных вертлужных конструкциях речь, как правило, идет о трехфланцевых компонентах, другие варианты при ревизионном эндопротезировании практически не описываются [16, 25]. Однако технологии персонализации имплантата предоставляют гораздо более широкий спектр для реконструкции вертлужной области, который сложно описать одним типом дизайна. Индивидуальное проектирование общей формы, опорной области, количества и расположения винтовых отверстий ограничивается только геометрией и размерами дефекта. Разумеется, кроме этого, нужно учитывать хирургическую анатомию конкретного пациента, планируемый доступ и технику операции. В противном случае может оказаться, что непроработанный в этом отношении имплантат окажется сложным в установке или вовсе неустановимым [2, 6]. Сравнение дизайна стандартных и индивидуальных аугментов и двудольных конструкций Согласно опубликованной литературе, пористые танталовые аугменты показывают хорошие средне- и долгосрочные результаты [3, 22, 28]. Вместе с тем для адаптации секторных аугментов требуется обработка кости фрезой, что уменьшает количество кости в области дефекта. Благодаря высокой степени сцепления с поверхностью обеспечивается надежная первичная стабильность, несмотря на то, что в аугментах минимальной высоты (10 мм) предусмотрено всего два отверстия для фиксации винтами [36]. При увеличении высоты серийного аугмента количество отверстий возрастает, но каналы винтов имеют если не параллельную, то достаточно невариабельную направленность, что не позволяет изменить направления винта при необходимости. Особенно это актуально в ситуациях, когда не все участки доступной кости имеют достаточную толщину и плотность. Индивидуальные аугменты не всегда требуют обработки для посадки, каналы винтов планируются с заданным направлением в кости с достаточной протяженностью и плотностью. В случаях когда количество винтов в кости хорошего качества на этапе планирования оказывалось недостаточным, зона фиксации могла быть расширена добавлением фланцев, контактирующих с костью за границами области дефекта. Для достаточной фиксации не обязательно использовать все винтовые каналы, но, как показала наша практика, минимум 4 винта в индивидуальный аугмент всегда удавалось надежно установить. Индивидуальные двудольные конструкции в отличие от аугментов чаще проектировались под обработку кости фрезой и требовали прецизионного следования операционному плану для корректной установки. Сравнение дизайна антипротрузионных и трехфланцевых конструкций Серийные антипротрузионные конструкции представлены кольцами, кейджами, среди которых наиболее известны имплантаты Бурх-Шнайдера, Ганса, и другими аналогами с фирменными названиями. Продолжающиеся разработки дизайна и методов имплантации серийных компонентов указывают на то, что размерный ряд одного типа конструкции не может решить всех задач, которые ставит перед хирургом ревизионное эндопротезирование вертлужного компонента [30]. Толщина конструкций не превышает 3 мм, что, с одной стороны, позволяет моделировать фланец конструкции под костную поверхность конкретного пациента, а с другой стороны, является ограничением в реализации антипротрузионных свойств имплантата. В литературе можно найти термин «усиливающая конструкция (reinforcement cage)», характеризующий возможности имплантатов данной группы. Другими словами, такие имплантаты в большей степени устанавливаются на ослабленную, источенную, но имеющуюся кость, усиливая и препятствуя ее дальнейшему разрушению. Серийные конструкции предусмотрены для фиксации винтами через поверхности их фланцев, как правило, они не имеют покрытия для остеоинтеграции, поэтому биологическая вторичная фиксации антипротрузионных конструкций невозможна [7]. Установка в варианте фиксации по типу мостовидной, когда область для вертлужного компонента не имеет опоры на кость, а антипротрузионная конструкция крепится к кости только в области фланцев, в условиях циклических нагрузок закономерно приводит к несостоятельности фиксации [24]. Одним из последних эволюционных вариантов установки антипротрузионных конструкций является модульный имплантат кап-кейдж (cup-cage), при котором в дефект заклинивается чашка больших размеров с остеоинтеграционным покрытием, а поверх него монтируется антипротрузионный кейдж с ложем для установки вертлужного компонента [17]. Дизайн индивидуальных трехфланцевых конструкций позволяет реализовать мостовидную фиксацию с заданной толщиной солидной части при значительных костных дефектах, расположить пористое покрытие на всех участках конструкции, контактирующих с костью, моделировать фланцы соответственно костной поверхности тазовой кости конкретного пациента, таким образом, сохраняя преимущества антипротрузионных конструкций и устранив большую часть их недостатков. Если границы области дефекта распространяются значительно выше анатомической вертлужной области, конструкция должна иметь опорную зону или площадку для профилактики краниального смещения [39]. Вместе с тем при проектировании монолитных трехфланцевых конструкций наряду с достаточной площадью фланцев и количеством каналов винтов нужно стремиться к эргономичности и лаконичности конструкции, насколько это возможно, поскольку громоздкую конструкцию сложно устанавливать и корректно позиционировать в области дефекта. Кроме этого, в конструкции нужно избегать областей концентрации напряжений, сопряжения ее элементов должны иметь плавные переходы. Сравнение дизайна серийных вертлужных конструкций с внутрикостной ножкой и их индивидуальных аналогов Сообщения о серийных полусферических вертлужных компонентах с внутрикостной ножкой впервые были опубликованы в первой половине прошлого века [38]. Изначально они применялись для первичного эндопротезирования для усиления фиксации вертлужного компонента [33]. С улучшением вариантов фиксации вертлужных компонентов показания для этой конструкции сместились в сторону реконструкции крупных костных дефектов при ревизии, а также при первичном эндопротезировании в онкологической ортопедии, когда после резекций тазовых костей в периацетабулярной области стоял вопрос восстановления функции. Результаты применения таких конструкций в 5-летнем периоде говорят о существенном проценте развития ротационной и аксиальной нестабильности на уровне внутрикостной ножки [19]. Индивидуальное проектирование компонентов с внутрикостной ножкой позволяет усилить фиксацию за счет добавления накостного подвздошного фланца, покрыть пористым слоем все поверхности, контактирующие с костью, а также сохранить модульность конструкции для удобства установки. Говорить о значительно превосходящих предыдущие серии результатах пока рано, однако предварительные данные весьма обнадеживающие [1]. Общие тенденции дизайна индивидуальных вертлужных компонентов и выводы С нарастанием категории сложности дефекта и снижением степени опороспособности вертлужной области вариант фиксации становится все менее зависимым от ритма и более зависимым от частей тазовой кости, имеющих связь с осевым скелетом. Иерархию большинства конструкций, согласно выявленной закономерности, по мере снижения опорности кости можно представить следующим образом: аугмент - аугмент с расширенной зоной фиксации (фланцами) - аугментированная или двудольная чашка - трехфланцевый компонент - полусферический компонент с подвздошным фланцем и внутрикостной ножкой. Стоит обратить внимание на классификации, описывающие дефекты вертлужной области. Поскольку их основная задача определить, с чем придется столкнуться хирургу в операционной, то это во многом определяет значимость классификации в отношении дизайна индивидуальной конструкции. С одной стороны, основное преимущество широко распространенной классификации Paprosky в возможности классифицировать тип дефекта по стандартным рентгенограммам. Однако другим важным параметром, который определяет хирургическую тактику, оказалась ограниченность дефекта, впервые описанная в классификации Garbuz и соавторов. Согласно их исследованию, понятие «неограниченный дефект» подразумевает возможность фиксации вертлужного компонента только при выполнении костной пластики структурным трансплантатом, т.е. восстановлении утраченных опорных структур. В соответствии с полученными нами данными этот параметр имеет статистически значимое влияние на выбор вида индивидуального имплантата в пределах одной категории обширных 3A типов дефектов по классификации W. Paprosky. Общеизвестным фактом на сегодня является то, что одна классификация не в силах полностью описать дефект и учесть все его характеристики, требуемые для оптимальной реконструкции вертлужной области [4]. Среди них абсолютные геометрические размеры дефекта, опороспособность и жизнеспособность оставшейся кости, причины, вызвавшие дефект - остеолиз, посттравматические изменения или ятрогения. Всё это приводит к тому, что одна категория дефекта в пределах одной классификации может представлять собой достаточно разнородные состояния, требующие разных хирургических подходов или их комбинаций. Сдерживающим фактором разработки всеобъемлющей классификации является сложность ее внедрения и практического применения. Тем не менее в нашей практике трехмерная визуализация стала стандартом диагностики в случаях обширных дефектов вне зависимости от того, планируется ли реконструкция индивидуальным или стандартным компонентом. Дополнительная информация о дефекте в трехмерном виде, по нашему мнению, однозначно стоит тех усилий, которые приложены для ее получения, а параметр ограниченности дефекта следует учитывать при планировании операции и разработке дизайна индивидуального вертлужного компонента. Открытым остается вопрос достаточной и оптимальной площади контакта фланцевых конструкций. В условиях отсутствия медиальной стенки, передней и задней колонн вертлужной впадины площадь контакта фланцевых конструкций является определяющей в отношении возможности остеоинтеграции конструкции. В настоящее время оптимальные значения этого параметра сложны даже на уровне определения адекватного метода его оценки, вследствие разных антропометрических характеристик пациентов, размеров дефекта и качества костной ткани, сложностей позиционирования индивидуальных конструкций. На сегодняшний день они остаются эмпирическими и требуют исследования отдаленных результатов. Одними из наиболее важных определяющих факторов дизайна вертлужного компонента, по нашему мнению, является геометрия и размер дефекта. Тем не менее абсолютные размеры сложно оценивать в связи с тем, что антропометрические данные пациентов различаются. Соответственно, условные дефекты размером 5 см в диаметре у пациента ростом 150 см и у пациента ростом 180 см представляют собой разные клинические ситуации. Кроме того, дизайн индивидуальных вертлужных компонентов при обширных дефектах должен удовлетворять двум основным качествам. Наряду с адекватной площадью для фиксации и количеством фиксирующих элементов конструкция должна быть достаточно компактной и не создавать трудности при установке. Как показывает практика проектирования и установки индивидуальных вертлужных имплантатов, зачастую эти свойства могут иметь противоположную направленность. Чем больше дефект и, соответственно, размеры индивидуального компонента, тем больше сложностей это может создавать при установке и приводить к ошибкам позиционирования. Основные типы дизайна индивидуальных конструкций в данном исследовании были представлены аугментами, трехфланцевыми конструкциями и фланцевыми конструкциями с ножкой. Наряду с реконструкцией области дефекта это расширяло возможности первичной фиксации винтами и позволяло оптимизировать положение и ориентацию вертлужного компонента уже на этапе планирования. Индивидуальное проектирование вертлужных компонентов позволяет сочетать варианты фиксации разных типов конструкций.

About the authors

A. N Kovalenko

R. M Tikhilov

I. I Shubnyakov

A. A Dzhavadov

S. S Bilyk

A. I Midaev

L. B Maslov

M. A Zhmaylo

References

Statistics

Views

Abstract - 109

PDF (Russian) - 75

Refbacks

• There are currently no refbacks.