СПОСОБ УСТАНОВКИ НОЖКИ ЭНДОПРОТЕЗА ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА Российский патент 2006 года по МПК A61B17/74 

Изобретение относится к хирургическим способам лечения заболеваний опорно-двигательного аппарата, преимущественно к способам эндопротезирования тазобедренного сустава.

Исследования особенностей костного обрастания и крепления различных по конфигурации имплантатов [1, 2, 3] в кости показывают, что одной из основных причин асептического расшатывания ножки эндопротеза является взаимодействие жесткой нагружаемой конструкции с живой костной субстанцией, в результате чего последняя приходит в реактивное состояние.

Костная ткань обладает значительно большей гибкостью и вязкостью и в изотермических условиях при температуре 34-42°С проявляет эластические свойства, т.е. характеризуется значительной (более 2%) обратимой деформацией, чего нет у металлов, кроме сплавов на основе никелида титана. Из-за различия модулей упругости при нагрузке ножка эндопротеза и кость деформируются совершенно по-разному, и вследствие лишения кости нормальных физиологических нагрузок нарушается ее трофика, происходят сдвиги на границе эндопротез - кость.

Другой причиной неблагоприятного исхода операций эндопротезирования является несоответствие формы ножки эндопротеза форме костномозгового канала кости.

Так, в результате исследований [4] установлено, что после эндопротезирования кортикальная кость проксимального отдела бедра нагружается только на 40% от обычных условий даже при использовании эндопротезов с опорной площадкой, поэтому согласно закону Вольфа наступает ее атрофия.

В исследованиях биомеханики искусственного тазобедренного сустава [5] также указывается на большую роль неравномерности нагрузки на единицу поверхности костной ткани и рекомендуется увеличивать площадь контакта между ножкой эндопротеза и воспринимающей передаваемую через нее нагрузку костной тканью, обеспечивая максимальное соответствие геометрии костномозгового канала.

С другой стороны, согласно [6] при обеспечении достаточной стабильности эндопротеза (микроподвижность <50 мкм) включается в действие базовый мультиклеточный комплекс, обеспечивающий нормальное ремоделирование кости.

Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа предлагаемого изобретения, является способ установки ножки эндопротеза [7], согласно которому при введении ножки эндопротеза в сформированную полость костномозгового канала зазор между ее поверхностью и стенкой костномозгового канала заполняют измельченными деминерализованными костными аллотрансплантатами.

Заполнение зазора повышает стабильность фиксации ножки, т.к. в дальнейшем, в процессе репаративного остеогенеза костная ткань врастает в промежутки между аллотрансплантатами, что, в конечном итоге, существенно улучшает биомеханику системы эндопротез - кость.

Недостатком способа по прототипу является то, что деформационные свойства деминерализованного аллотрансплантата не соответствуют деформационным характеристикам компактной кости, а перестройка его происходит в течение многих месяцев, а иногда и лет.

Решаемой задачей является профилактика асептического расшатывания ножки эндопротеза.

Предпосылками предлагаемого способа является высокая биосовместимость пористого никелида титана, исследованию свойств которого посвящены работы [8, 9], а также положительные результаты экспериментов [10] с использованием аутогенного костного мозга в качестве стимулятора роста новых костных структур.

Сущность изобретения заключается в том, что согласно способу установки ножки эндопротеза, включающему формирование полости костномозгового канала кости и установку в ней ножки эндопротеза с заполнением зазора между поверхностью ножки эндопротеза и стенкой костномозгового канала имплантатами из биосовместимого материала, перед установкой ножки эндопротеза дистальный конец полости костномозгового канала заполняют мелкогранулированным порошком пористого никелида титана, который наносят также на поверхность стенки костномозгового канала и наружный срез кости, а в зазоре между поверхностью ножки эндопротеза и стенкой костномозгового канала размещают пластины толщиной 0,1-0,2 мм из пористого никелида титана с импрегнированным аутологичным костным мозгом.

При эндопротезировании тазобедренного сустава способ осуществляют следующим образом.

Стандартным доступом открывают тазобедренный сустав. При формировании ложа для ножки эндопротеза из костномозгового пространства удаляют костный мозг, который помещают в отдельную емкость. Туда же укладывают пластины пористого никелида титана толщиной 0,1-0,2 мм, длиной до 20 мм и шириной 10 мм.

В поровое пространство пластин активно импрегнируется (внедряется) костный мозг, удаленный из костномозгового пространства кости при формировании ложа для ножки эндопротеза.

Далее производят окончательное формирование ложа для ножки эндопротеза и пломбируют дистальный отдел канала костной пробкой как при цементном эндопротезировании.

Мелкогранулированный порошок пористого никелида титана (разработанный в НИИ MM - Томск) с гранулами размером от 0,1 до 0,5 мм с пористостью 30-50% предварительно стерилизуют в сухожаровом шкафу при температуре 180°С в течение 2 часов. После охлаждения порошок помещается в стерильный раствор гентамицина на 0,9% растворе хлорида натрия на 30-60 минут. Соотношение 240 мг гентамицина на 100 мл физиологического раствора.

С помощью шприца вводят мелкогранулированный пористый никелид титана (без раствора антибиотиков) в дистальный отдел костномозгового пространства, заполняя промежутки между фрагментами аллотрансплантатов костной пробки. При отсутствии аллотрансплантатов непосредственно заполняют дистальный отдел гранулами пористого никелида титана.

Кроме этого, также шприцом наносят их на боковые стенки и поверхность среза губчатой кости, обращая особое внимание на нанесение гранул в межвертельном пространстве.

Могут быть использованы также предварительно изготовленные из губчатой кости удаляемой головки бедренной кости костные чипсы (аутографт), которые после перемешивания наносят вместе с гранулированным пористым никелидом титана.

При внедрении ножки эндопротеза в подготовленное для нее ложе одновременно между ножкой и стенкой полости неравномерно укладывают пластинки пористого никелида титана с импрегнированным аутологичным костным мозгом. Обращается внимание на тщательное заполнение в области дистального и проксимального концов ножки эндопротеза.

Операция заканчивается дренированием и ушиванием раны.

Зарождение и рост костной ткани в пористой структуре происходит одновременно во многих порах в виде отдельных ядер (областей), которые затем разрастаются и сливаются. Постепенно костная ткань заполняет поры, соединяющие их канал, и со временем образуется зрелая костная ткань со структурой, аналогичной матричной кости.

Аутологичный костный мозг за счет мультипотентных мезенхимальных клеток предшественников, от которых происходят клетки костной ткани (инкубатором которых являются пластинки пористого никелида титана), будет активно включать в действие механизм, обеспечивающий нормальное ремоделирование кости.

Большая площадь пористых конструкций позволяет равномерно и плавно распределять нагрузку, оказываемую ножкой эндопротеза на костную ткань, снижая величину ее воздействия на единицу площади.

Пористый материал обеспечивает более тесное сцепление ножки эндопротеза с костной тканью, повышая стабильность фиксации и уменьшая возможность асептического расшатывания.

Кроме этого, важным моментом является то, что в норме трабекулярная структура губчатой кости играет очень важную роль в механизме распределения сил, однако при эндопротезировании хрящ и эту кость удаляют и заменяют их искусственными материалами.

Использование гранулированного пористого никелида титана благодаря вышеуказанным свойствам обеспечивает более адекватное воспроизведение свойств трабекулярной кости в механизме распределения сил при эндопротезировании.

Таким образом, преимуществом предлагаемого способа установки ножки эндопротеза с использованием пластин из пористого никелида титана с импрегнированным аутологичным костным мозгом в сочетании мелкогранулированным пористым никелидом титана для заполнения свободных промежутков полости костномозгового канала является наряду с обеспечением максимального соответствия геометрии и увеличения контактной площади для передачи нагрузки создание наиболее благоприятных условий для ускоренного репаративного остеогенеза.

Промышленная применимость изобретения определяется возможностью осуществления способа согласно приведенному описанию с использованием известного оборудования и материалов, используемых в хирургической практике.

Источники информации

1. Шерепо К.М. Износ головок тотальных эндопротезов тазобедренного сустава. - Ортопедия и травматология. - 1988. - №6. - С.25-27.

2. Р.Павианский, М.Славик. Практика и размышления над поддающимися адаптации эластичными эндопротезами тазобедренных суставов. - Ортопедия и травматология. - 1987. - №10. - С.29-33.

3. Bugbee W.D., Sychterz C.J., Engh C.A. Bone remodeling around cementless hip implants. - Southern. Med. J. - 1966. - V.89, № 11. - P /1036-1040/.

4. Jacob H.A., Ruggler A.H. An investigation into biomechanical causes of protesthesis atem loosening within the procximal end of the human femur. - J. Bone Jt. Surgery. - 1997. - V.79-B, Suppl. 4. - P.387.

5. Неверов В.А. и др. Математические характеристики биомеханики искусственного тазобедренного сустава. - Анналы травматологии и ортопедию - 1994. - №2, - С.23-24.

6. Door L.D. Bone changes in total hip replacement // Technology, in orthophedy. - 1993. - V.7, №4. P.1-8.

7. Авт. свид. СССР №1367191, МПК А 61 В 17/56, публикация 15.06.93 г., прототип.

8. В.Д.Сикилинда и др. Совершенствование лечения ортопедо-травматологических больных. - Ростов-на-Дону. - 2001. - С.9-12.

9. И.И.Анисеня. Имплантаты с памятью формы в травматологии и ортопедии: Рефераты докладов / II Международный конгресс. - Новокузнецк, 1993. - С.133.

10. Илюшенков В.Н., Плоткин Г.Л. Депортирование малодифференцированных форм клеточных элементов на пористом материале при вялой консолидации // Сб. трудов международной конференции "Биосовместимые материалы с памятью формы и новые технологии в медицине". - Томск, 2004. - 89-93.

Изобретение относится к медицине, а именно к хирургическим способам лечения заболеваний опорно-двигательного аппарата, преимущественно к способам эндопротезирования тазобедренного сустава. Сущность: перед установкой ножки эндопротеза дистальный конец полости костномозгового канала заполняют мелкогранулированным порошком пористого никелида титана, который наносят также на поверхность стенки костномозгового канала и наружный срез кости, а в зазоре между поверхностью ножки эндопротеза и стенкой костномозгового канала размещают пластины толщиной 0,1-0,2 мм из пористого никелида титана с импрегнированным аутологичным костным мозгом, что предупреждает расшатывание ножки эндопротеза.

Способ установки ножки эндопротеза тазобедренного сустава, включающий формирование полости костномозгового канала кости и установку в ней ножки эндопротеза с заполнением зазора между поверхностью ножки эндопротеза и стенкой костномозгового канала имплантатами из биосовместимого материала, отличающийся тем, что перед установкой ножки эндопротеза дистальный конец полости костномозгового канала заполняют мелкогранулированным порошком пористого никелида титана, который наносят также на поверхность стенки костномозгового канала и наружный срез губчатой кости, а в зазоре между поверхностью ножки эндопротеза и стенкой костномозгового канала размещают пластины толщиной 0,1-0,2 мм из пористого никелида титана с импрегнированным аутологичным костным мозгом.