Ранние годы

Первые операции по замене бедренного сустава не были полной заменой сустава, это была гемиартопластика и частичная замена поврежденных частей сустава. Результаты были неудовлетворительными. Конец XIX, начало XX века: хирурги используют различные ткани: части широкой фасции бедра, кожу, мочевой пузырь свиньи, подслизистый слой между головкой бедренной кости и вертлужной впадиной, однако, результаты неутешительные.

1891 г. — Немецкие хирурги использует слоновую кость для замены головки бедренной кости, пораженной туберкулезом.

1925 г. — американский хирург Мариус Смит-Петерсен создал первый имплантат для артропластики из стекла. Стекло является биосовместимым материалом, однако, весьма хрупким, поэтому вскоре имплантаты начали ломаться. Позднее Мариус Смит-Петерсена и Филипп Уайлс  тестирует протезы из нержавеющей стали, которые в последствии использовались на протяжении нескольких десятилетий.

1930-е гг. – Мариус Смит-Петерсен и Филипп Уайлс провели первую операцию по замене тазобедренного сустава имплантатом из нержавеющей стали. Операцию провели в госпитале Миддлсекс в Великобритании. Имплантат фиксировали с помощью болтов и винтов. Медицинская история пациента была утрачена во время Второй мировой войны, однако, сообщается, что один пациент, прошедший данную операцию, носил данный протез более 35 лет!

1938 — доктор  Джен Джадет и доктор Роберт Джадет  разработали имплантат на ножке с гладкой, скользящей поверхностью из акрила, однако, после имплантации он быстро «расшатывался».

1947 — Чарльз Скотт Венейбл используется материал под названием «виталлиум» для создания имплантатов тазобедренного сустава. Первоначально виталлиум использовали в стоматологии. Материал не вызвал патологических изменений или электролиза кости.

Частичная замена тазобедренного сустава

1939 г.— Фредерик Томпсон из Нью-Йорка и Остин Т. Мур из Южной Каролины разработали протез бедренной ножки.

Ножку Томпсона крепили к кости с помощью костного цемента, при этом стало возможно сохранить «природную» вертлужную впадину. Имплантат мог вращаться внутри впадины таза. Однако, хрящи и кости начинали плохо функционировать после установки имплантата бедренной ножки, поэтому часто приходилось проводить повторную операцию.

Имплантат Остина Мура практически не отличался от протеза Томпсона. Его крепили бесцементным способом, в ножке было небольшое отверстие, куда имплантировали кусочек кости. Благодарю этому, через несколько недель после операции протез начинал срастаться с костью.

Сегодня имплантаты Томпсона и Остина Мура используются при частичной замене бедренного сустава, в основном у пациентов с переломом бедренной кости около головки.

1940 г. — Гарольд Болман впервые провел операцию по замене тазобедренного сустава с использованием имплантата из виталлиума. Металлическая головка крепилась к телу кости с помощью гвоздя.

1953 г. — британский хирург Джордж МакКи впервые установил протез тазобедренного сустава с металлическими подкладкой и оболочкой. Он был учеником Филиппа Уайлса, поэтому имплантат являлся модификацией протеза Томпсона, который крепился с помощью костного цемента на шейку бедра. Результат операции был многообещающим: пациенты перестали испытывать боль, однако, вскоре имплантаты начали расшатываться и ломаться.

Поверхностное эндопротезирование

При поверхностном эндопротезировании бедренная впадина должна быть выполнена из тонкого материала, на разработку и изготовление этой части имплантата потребовалось много усилий.

1925 г. — Мариус Смит-Петерсен (США) впервые изготовил имплантат для артропластики из стекла. Протез представлял собой полую полусферу с скользящей поверхностью, в которую входила головка бедренной кости. Стекло не вызывало отторжение в человеческом организме, однако хрупкий материал не справился с нагрузкой на сустав.

1950 г. — сэр Джон Чарнли создал протез вертлужной впадины для поверхностного эндопротезирования из тефлона. Он прослужил всего 2 года.

1960 – 1980 гг.: много неудачных операций по поверхностному эндопротезированию, причины следующие:

  • Асептическое расшатывание частей эндопротезов
  • Металлоз, приводящий к потере костей и отказу работы органов.
  • Технические ошибки, во время операции
  • Проблемы разработки и изготовления имплантатов
  • Неправильные хирургические техники

Полиэтилен

Ранее операции по поверхностному эндопротезированию с использованием полиэтиленовых имплантатов чаще всего заканчивались неудачей. Чаще всего из полиэтилена делали протезы вертлужной впадины, ломаясь, он приводил к заражению кости. Это явление получило название остеолиза: оно ослабляло кости, что приводило к расшатыванию имплантата.

1971 г. — Фримен и Фуруя создали имплантат с головкой бедра из полиэтилена и металлической вертлужной впадиной. Из-за быстрого износа такого вида имплантата, они решили поменять материалы местами: сделать головку бедра из металла и вертлужную впадину из пластика, это несколько улучшило показатели износостойкости протеза, однако проблему полностью не решило.

1978 г. — В Бирмингеме была проведена артропластика по Вагнеру с использованием металло-пластикового протеза. В ближайшие 5-7 лет 55% имплантатов подлежали замене из-за расшатывания компонентов, разрушения головки бедра и низкой износостойкости материалов.

1990 г. – изобретение сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) позволило значительно улучшить износостойкость имплантатов и снизить риск остеолиза.

Современный подход

1960 – 1970 гг. – В Англии был изобретен имплантат Exeter, впервые операцию с его использованием провели в Ортопедическом госпитале имени принцессы Елизаветы в Эксетере. Гладкое, полированное покрытие протеза позволило сократить трение.  Благодаря отсутствию ограничительного «воротника» возможно отрегулировать длину ноги. При цементной фиксации данный имплантат показал замечательный результат износостойкости.

Начало 1960-х – британский хирург сэр Джон Чарнли считается отцом современного полного эндопротезирования тазобедренного сустава. Он сделал большой вклад в это направление науки, проводя исследования в Королевском госпитале Манчестера и Райтингтона. Он открыл следующую закономерность: чем больше головка бедренной кости, тем выше трение и риск поломки протеза. Маленькая головка бедра также не является панацеей: она хорошо заходить в вертлужную впадину, однако, не очень устойчива.

Принцип низкого коэффициента трения, открытый Чарнли, используется в современных технологиях эндопротезирования. К 1970 г. эта технология вытеснила все остальные: протез состоял из трех частей: бедренной части, вертлужной впадины и костного цемента.

  • Головка бедренной кости была выполнена из нержавеющей стали, она была меньше, чем в предыдущих версиях имплантатов.
  • Благодаря небольшой площади поверхности, повысилась износостойкость .
  • Компонент вертлужной впадины из полиэтилена.
  • Акриловый костный цемент (используется в стоматологии)
  • В качестве смазки используется синовиальная жидкость (естественная смазка суставов, вырабатываемая организмом)

К сожалению, при использовании головки меньшего размера повышается риск вывиха сустава.

Отбор пациентов по Чарнли

1970 г.— Согласно Чарнли, операцию по замене сустава можно проводить только на пожилых и неактивных людях. Он советовал хирургам проводить полную замену коленного сустава только у пациентов старше 65 лет, и никогда не принимать такое решение на первой консультации.

Пациентам моложе 65 лет с эндопротезом сустава он советовал уменьшить нагрузки и физическую активность.

В 1970-х гг. был разработан эндопротез Питера Ринга с металлическим компонентами, бесцементной фиксацией и самофиксирующейся вертлужной впадиной.

Цементная и бесцементная фиксация

Гемиартропластика с цементной фиксацией: оба компонента бедренная кость и вертложнаяя впадина крепятся с помощью костного цемента.

  • Используется при лечении перелома головки бедренной кости.
  • Используется при лечении перелома бедренной кости.
  • Для установки ножки от хирурга требуется большой опыт проведения подобных операций
  • Боль после установки имплантата с ножкой на цементной фиксации возникает редко

Современные имплантаты с бесцементной фиксацией

  • Бесцементое протезирование рекомендовано молодым пациентам
  • Помогает уменьшить потери костной массы
  • Легче провести повторную операцию
  • Имплантаты с специальным покрытием, носящим название гидроксиапатита
  • Не препятствует врастанию кости в имплантат
  • Улучшает фиксацию протеза на кости

Характеристики имплантатов с  бесцементной ножкой

  • Имплантаты с ножкой стоят дорого, их производят из высококачественных материалов с использованием новейших разработок.
  • Первые 2 года после операции могут возникать болевые ощущения, так как кость адаптируется к положению ножки.

Характеристики имплантатов с  цементной ножкой

  • Для установки ножки от хирурга требуется большой опыт проведения подобных операций
  • Боль после установки имплантата с ножкой на цементной фиксации возникает редко

Замена тазобедренного сустава сегодня

Снимающая головка

Сейчас выпускают эндопротезы с снимающейся головкой, что позволяет хирургу отрегулировать длину ноги с помощью крепления ножки выше или ниже в бедренном канале. Благодаря этому дизайну стало возможно использовать разные материалы для создания головки бедренной кости.

Двухсекционная вертлужная впадина

Новые конструкции имплантатов состоят из вертлужной впадины с металлической оболочкой, которая крепится к тазу. При бесцементной фиксации, используют оболочку имплантата, имитирующую костные поры, что обеспечивает лучшее «врастание» протеза в кость. При бесцементном креплении возможно скорректировать положение вертлужной впадины, что невозможно сделать при цементной фиксации эндопротеза. Внутрь протеза впадины вставляется вкладыш, который изготавливают из различных материалов. Использование новых видов полиэтилена повышает износостойкость протеза и сводит на нет риск остеолиза.

Износостойкость материалов

Сегодня основной вопрос, с которым врачи и пациенты сталкиваются при выборе материала имплантата – это продукты износа (трения) , которые попадают в организм. Однако, даже материалы с высоким коэффициентом продуктов трения (металлическая головка и полиэтиленовая подкладка) могут прослужить 10-15 лет.

Важно досконально изучить вопрос о возможных типах имплантатов до проведения операции. Не забудьте спросить вашего хирурга, какой тип эндопротеза он собирается использовать: метал-полимер, метал-метал, керамика-полимер, керамика-керамика, и почему он выбрал именно эти материалы.

Заключение

За последние 100 лет технологии и методы эндопротезирования суставов шагнули далеко вперед. Если раньше данная операция считалась редкой и рискованной, то теперь это одно из самых хирургических вмешательств. Развитию данной технологии мы обязаны самоотверженности и усилиям врачей и пациентов. В настоящее время практически не существует возрастных ограничений для проведения данной операции. Даже молодые пациенты могут пройти данную операцию без ущерба для себя, благодаря совершенствованию методов и технологий эндопротезирования.