Тотальное эндопротезирование коленного сустава

ЭНДОПРОТЕЗИРОВАНИЕ занимает одно из ведущих мест в лечении коленных суставов (КС). Данные зарубежной литературы свидетельствуют, что в эндопротезировании каждый год нуждаются около 200 пациентов из 1 миллиона населения. (Tennat A. et al.,1995). Это значит, что для Украины потребность составляет 10 000 операций по замене коленного сустава ежегодно. Главной целью тотального эндопротезирования коленного сустава (ТЕПКС) является полная реконструкция КС. До этого времени эндопротезы КС остаються компромиссом между существующими анатомическими формами суставов, технолого-экономическими возможностями производства и экономическими возможностями конкретной национальной системы охраны здоровья.

Тотальная замена коленного сустава (КС) - метод лечения тяжело деструктированных коленных суставов с высокой степенью успеха такой, каким мы его знаем в настоящее время, насчитывает 120 - летний опыт развития хирургической техники, биомеханических и материаловедческих исследований.

Целью его является самая полная реконструкция функции коленного сустава. Главные атрибуты: движение, стабильность и, конечно безболезненность. Менее проблематичен метод лечения деструктированного коленного сустава артродез, в результате которого выполняются только два главных условия; а так как нарушается движение, то это является для активного человека в современном обществе практически незаменимым.

Снижение болезненности и восстановления функции сустава, пораженного артрозом, привлекала внимание хирургов уже в начале 19 века. Англичанин G. Barton провел в 1826 г. остеотомию верхней челюсти при анкилозированном темпоромандибулярном суставе, чтобы образовать новый сустав. После введения Листером асептики Verneuil (1863) использовал суставную сумку между обнаженными суставными поверхностями после резекции КС. Ollier (1886) использовал мышцу, как прокладку для предотвращения реанкилоза КС (Rybka V. et al. 1993), а Helferich (1894) сообщает об успешной артропластике КС с помощью мышечной прокладки.

Campbell (1940) первый описал использование металла в реконструкции человеческого КС. Он покрыл закругленной пластинкой из виталиума бедренные мыщелки и зафиксировал их винтом к дистальному концу бедра. Смит-Петерсон в 1939 г. использовал свободно прилегающие моделированные пластинки из виталиума для покрытия бедренных мыщелков без особого успеха, как описывает Potter (1972); G. Speed и P. Trout (1949) описывают примерно 45% успешных случаев после фасциальной артропластики КС. Из показаний к операции они исключили многоразовые суставные повреждения, остеопороз, инфекцию.

Во второй половине пятидесятых годов McKeever (1960) ввел в ортопедию замену большеберцового плато коленного сустава пластинками из хромокобальтового сплава. McKeever видел основы гемиартропластики обоих частей плато большеберцовой кости в хороших знаниях биомеханики. Он выделил достаточно большую область поверхности, на которую действует нагрузка 20,16 Мра (т. е. приблизительно 201,6 кг на см2). Напряжение суставной поверхности должно само удерживать аллопластику в месте ее контакта без дополнительных приспособлений, которые впоследствии цикличных изменений напряжения могли бы сместиться. McKeever обращал внимание на необходимость стабильной передачи напряжения между костью и аллопластикой суставной щели КС. Кость только тогда выдержит повторяющиеся нагрузки, когда они имеют стабильное направление, разделенное равномерно по поверхности обоих имплантантов. В противном случае произойдет перегрузка одной части и разгрузка второй части сустава, что неизбежно приведет к подвижности имплантантов с последующей резорбцией кости. Показаниями к имплантации пластинок McKeever были: острые боли, потеря функции и снижение радиуса действия ходьбы больного, вызванные артрозом или воспалительным ревматическим заболеванием с осевым отклонением до 200 и сгибательной контрактурой не более 300. На большие сгибательные контрактуры перед имплантацией он воздействовал капсулотомией или надмыщелковой остеотомией бедра. Противопоказаниями к операции были: наличие больших псевдокист субхондральной части большеберцовой кости, состояние после неспецифического гонита, медиальная или латеральная сублюксация голени, или же недостаточная функция m. quadriceps femoris при нейромышечном заболевании.

Хромокобальтовые пластинки McKeever полукруглой формы и одинаковой криволинейности контактных поверхностей с большеберцовым плато он сделал после изучения сорока трупных большеберцовых костей разных размеров и пола. Имплантанты были изготовлены попарно для левого и правого КС. Фиксацию пластинки или гемиартропластики обеспечивал стержень Т-образной формы в ее нижней части, ориентированный вентрально на нужной высоте для внедрения в субхондральную кость. Имплантацию пластинок он провел с 100 вентральной конвергенцией. Пять пластинок различной толщины, имеющие три размера гарантировали коррекцию вальгусной или варусной деформации в зависимости от показаний.

В своей оригинальной операционной технике McKeever также описал метод элевации вдавленного большеберцового плато после травмы или же в случае воспалительного или дегенеративного процесса методом остеотомии. С 1955 г. McKeever провел в целом 76 имплантаций у 40 больных с одним неудачным исходом из-за вспышки старой инфекции, что составляет 98% успеха с учетом максимального пятилетнего послеоперационного наблюдения.

К гемиартропластике относятся и пластинка McIntosh (1966), введенная в аллопластику коленного сустава в 1958 г. Пластинки McIntosh, заменяющие обе части большеберцового плато, также имеют полукруглую форму, изготовлены из виталлиума толщиной в пределах от 3 до 21 мм в трех размерах. Их нижняя поверхность гофрированная, без фиксирующего стержня. Важным условием имплантации гемиартропластики McIntosh было достаточное дорзальное погружение имплантата. Предпосылкой для этого является устранение задней части мыщелка боьшеберцовой кости, лучше всего с помощью осцилирующей пилы. Более доразльное расположение помешает имплантанту подвинуться вентрально при сгибании КС. McIntosh проводил минимальную резекцию кости с условием сохранения субхондральной зоны большеберцового плато. Показания и противопоказания к операции были такими же, как у гемиартропластики McKeever с условием воздействия капсулотомии на большую сгибательную предоперационную контрактуру коленного сустава. McIntosh прооперировал по своему методу в целом 58 коленных суставов, из этого количества у 51 больного двустороннее. Провел шесть замен медиального плато и одну имплантацию латерального. Клинические результаты гемиартропластики McIntosh более 70% случаев очень хорошие, учитывая и трех - пятилетний послеимплантационный период.

В середине семидесятых годов фирма "Zimmer" вводит в клиническую практику гемиартропластику коленного сустава под названием "Sbarbaro". По сути речь идет об утолщенных виталлиумных пластинках McIntosh полукруглой формы с гофрированной контактной поверхностью.

Расположенный продольно стержень в форме пластинки с лезвием имеет два отверстия для врастания спонгиозной кости. После имплантации плато типа "Sbarbaro" якорные стержни размещены паралельно с межмыщелковым возвышением. С учетом пятилетнего клинического использования известно 85% положительных результатов из общего количества 350 проведенных имплантаций.

С. Townley (1964) описывает покрытие большеберцовых плато пластинками из прочной стали, фиксированными к большеберцовой кости двумя винтами. Результаты имплантации проведенные на 19 коленных суставах в течение двух лет в 74% признаны очень хорошими.

G. Рlatt и C. Peppler (1969) опубликовали десятилетний труд по изучению имплантации моделированной пластики бедренных мыщелков, изготовленных из прочной стали в трех размерах отдельно для каждой стороны. Показанием для операции была тяжелая продолжительная острая боль в коленном суставе, которая не поддавалась дальнейшему консервативному лечению со сгибательной контрактурой и осевой деформацией. За десятилетний период была дана оценка 62 проведенным имплантациям, преимущественно с показаниями воспалительного заболевания. 49 из 62 суставов сохранили безболезненную подвижность на 60%, стабильность и функция улучшились у значительного числа суставов. Больные с активной формой ревматоидного артрита часто обнаруживали, что оперированный коленный сустав, после определенного периода оказывал благотворительное влияние на уменьшение общей болезненности других суставов.

А. Wetzensen, S. Weller (1987) опубликовали результаты опытов 395 описанных гемиартропластик типа "St. Georg" при гонартрозе с учетом примерно семилетнего послеоперационного периода. Показания: односторонний артроз у больного в возрасте до 60 лет, максимальная осевая девиация 200, сгибательная контрактура до 200, сохраняемая подвижность коленного сустава с амплитудой до 700 и хорошо сохранившийся связочный аппарат. Они описывают три случая отказа имплантанта в следствии его поломки или стирания и только один случай прогрессирующего гонартроза во второй части сустава. Результаты показали, что артротические боли отсутствуют длительный период времени и сохраняется достаточная подвижность при хорошей стабильности сустава. При обнаружении признаков артротического процесса с возможностью его быстрейшего прогрессирования во второй части суставной щели, авторы рекомендуют уже в ходе операции избрать кондилярный тип имплантанта.

Первой тотальной заменой коленного сустава в подлинном смысле этого слова, был подвесной эндопротез, сконструированный по принципу шарнирного сустава. Его зачинателем был Walldius B. (1957), который в 1951 г. применил подвесную замену из акрила. В 1957 г. Walldius использует виталиумный подвесной сустав. Модифицированными заменами коленного сустава подвесного типа были заменены по Ширсу и Янгу. Показаниями к имплантации был продолжающийся гонартроз коленного сустава при ревматоидном артрите, опухолях и посттравматических состояниях. Артропластика была успешной только у больных с сидячим образом жизни, потому что делала возможным движение только в сагиттальной плоскости по сравнению с трехплоскостным движением нормального коленного сустава. Это приводило к повышению нагрузки в несколько раз при соединении имплатата с костью. У более активных индивидуумов доходило до ослабления имплантата, в некоторых случаях к перелому диафиза бедра и большеберцовой кости.

Конструкции подвесного типа заменяют модифицированными подвесными эндопротезами. Для этого типа характерна сжатость в положениях полного разгибания. Они позволяют полную свободу ротации в положении сгибания. Против классических подвесов их аппликация требует меньшую резекцию кости. К таким типам эндопротезов относится сфероцентрическая замена, введенная Matthews L. (1973) и тотальная замена КС по Attenborough C. (1978). Определенная неудовлетворенность сроком годности замен подвесного типа вела к развитию взаимно несвязанных кондилярных замен коленного сустава.

Общей чертой кондилярных замен коленного сустава является использование тонких и компактных компонентов, которые более или менее имитируют формы естественных мыщелков бедренной и большеберцовой костей. Бедренный компонент изготовлен из прочной стали, виталлиума или же титана. Большеберцовая часть изготовлена из полиэтилена (UNMWPE). Конструкция кондилярных замен позволяет почти полную амплитуду движения в оперированном суставе. Необходимым условием для имплантации и хорошей функции является полное сохранение коллатеральных связок КС. Резекция кости, неизбежна для их имплантации, небольшая, так что реоперация или же артродез нетруден. Для первых имплантатов были характерны простые геометрические формы компонентов, не соответствующие действительным анатомическим формам коленного сустава. Один из первых геометрических решенных поверхностных замен была полицентрическая кватроартропластика (F. Gunston, 1971).

Причиной ее неуспеха были маленькие контактные поверхности с большой концентрацией напряжения в кости под имплантантом, что вело к перестроечным изменениям кости и преждевременному ослаблению эндопротеза. Freeman M. Swanson S. (1973) разработали замену компонентов цилиндрической формы в двух модификациях, одна из них возможна при сохранении крестообразных связок КС, вторя может быть использована и при их отсутствии.

К самым распространенным типам имплантатов того периода относится эндопротез Geomedic (Coventry и Ко 1972). Его преимуществом была хорошая амплитуда движения, включая необходимые ротации и хорошая стабильность. Однако нужно было полностью сохранить связочный аппарат КС, а бедренный компонент не имел контактную поверхность с надколенником. Поэтому одной из основных причин его неуспеха были частые боли в надколениково-бедренном суставе.

Желание увеличить размер сгибания и необходимость ротации вело к конструктивным изменениям бедренной части эндопротеза. Так же, как и у нормального человеческого коленного сустава, в дорзальном направлении был постепенно уменьшен радиус кривизны суставных поверхностей мыщелков. Конструкторы также уделили внимание созданию адекватной плоскости для надколенника.

В специальной терминологии эти имплантанты их авторы стали называть анатомическими, чтобы отличить от первоначальных геометрических концепций. Однако не следует значение слова "анатомический" для обозначения эндопротеза понимать буквально. До сих пор все имплантанты остаются компромиссом между действительными анатомическими формами коленного сустава и технолого-экономическими возможностями производства (V. Rybka, 1979).

Одним из первых представителей современных кондилярных замен был имплантант, разработанный Insall (1974). После оценки первых результатов анатомических кондилярных замен в 1974 г. эндопротез дополнен так называемым тотальным большеберцовым плато, благодаря чему его применение стало возможным при тяжелом повреждении или комплексном дефекте крестообразных связок.

В 1978 г. были улучшены биохимические свойства полиэтиленового большеберцового компонента за счет включения металлической траверсы, которая обеспечивает более равномерный перенос сил на проксимальную часть большеберцовой кости (Insall, 1979), что увеличивает срок годности и устойчивости имплантата. Позже Insall, Lashevich, Bernshtein (1982) модифицируют кондилярный имплантат в дорзально стабилизированный. Его феморальный виталиумный компонент имеет трансверзальный кулачек, который своим контактом с дорзальной частью полиэтиленового межмыщелкового возвышения делает возможным движение до 1200 сгибания. Контакт сосредотачивает компрессионные силы, возникающие из-за сгибания КС прямо в области большеберцового металлического стержня. Таким образом, с одной стороны возрастает необходимая стабильность имплантата в сгибании, с другой повышаются нежелательным способом требования к устойчивости фиксации большеберцового компонента.

К другим анатомическим кондилярным заменам относится широко распространенная в настоящее время кинематическая замена Howmedica, а в США и в Европе известна замена типа Townley (1985).

Кульминацией усилий, направленных на создание анатомической конструкции кондилярной замены является так называемые "менисковые эндопротезы". Бедренно-большеберцовое движение здесь осуществляется через подвижные "мениски" из полиэтилена, позволяющие не только ротационное движение, но и движение подобно тем, которое производится нормальным коленным суставом. Представителем является "Oxford Knee" (Goodfellow. o'Connor, 1982) или модель "New Jersy" (Pappas and Buechel 1979), имеющая кроме этого пористую контактную поверхность для бесцементной фиксации. Определенным недостатком этих имплантатов является сложность их конструкции, трудоемкость и относительно высокая цена.

Большинство современных анатомических эндопротезов образуют строительные системы, состоящие из разных типов взаимно заменяющихся компонентов, позволяющих ряд операционных альтернатив в зависимости от характера деструкции сустава. Они имеют обычно 5 - 6 основные величинные размеры компонентов.

Бедренные компоненты металлические, большеберцовые имеют полиэтиленовую контактную суставную поверхность, армированную металлической траверсой. Каждая величинная группа содержит стандартный вариант большеберцового комплекта, при котором сохраняются крестообразные связки и тотальный вариант, при котором поврежденные связки подлежат резекции. Добавляемые большеберцовые пластиковые компоненты имеют несколько толщин, что позволяет разрешить и большие осевые деформации при полной тонизации связочного аппарата. У большинства больных хотя бы часто заменяется бедренно-надколенниковый сустав: либо гемиартропластически, путем покрытия бедренной части сочленения или тотально, комбинацией кондилярной замены с надколенниковым компонентом (Marcacci M. 1995).

Надколенниковый имплантат заменяет суставную поверхность и установлен в субхондральную кость надколенника. Он существует в анатомической форме (контактная суставная поверхность в целом соответствует форме чашечки) или намного более приемлемой форме неанатомической (обеспечивает только конгруенцию с феморальным компонентом) (Krackow K. A. 1990).

Из результатов исследований, опубликованных за последние десять лет становится очевидным, что анатомическая тотальная замена коленного сустава широко применяется в клинической практике с 95% успеха с учетом наблюдений в течение 5 - 10 лет после операции (Rybka V. et al. 1993).

В настоящее время внимание ортопедов приковано к различным концепциям бесцементной фиксации коленных замен. Биологическая связка путем костного врастания предполагает совершенно точную, стабильную посадку имплантата на костную лунку. Модификация потребует определенной методики и инструментария. Послеоперационная реабилитация по сравнению с цементированным имплантантом проходит дольше и сложнее (Gagon G. et al. 1995).

Переходом между цементированными и нецементированными тирами является эндопротез Freeman (1983), который фиксируется полиэтиленовыми стержнями винтообразного характера. Он используется в зависимости от ситуации с костным цементом или без него. Таким же компромиссом является также протез "Zimmer" MG II.

Типичным представителем чисто бесцементной замены является имплантат, предложенный Hungerford. Его типовые названия Р. С. А. (Porous Coated Arthroplasty) происходит от пористой поверхности на контактной площади компонентов, позволяющей костное врастание а, значит, и вторичную фиксацию имплантата (Hungerford, 1982).

Современные кондилярные имплантаты в высокой степени соответствуют физиологическому устройству коленного сустава и используют скорее биологическое, чем механическое направление движения.

Основой успеха, независимо от типа эндопротеза и способа его фиксации, остается тщательный отбор больных и совершенная хирургическая техника имплантации.