BUDOWA I RODZAJE ENDOPROTEZ

5
BUDOWA I RODZAJE ENDOPROTEZ
Endoproteza połowicza starego typu, znajdująca jeszcze czasami zastosowanie, jest jednoczęściowa. Metalowa głowa jest trwale zespolona
z trzpieniem, a ten jest mocowany w kanale szpikowym kości udowej z użyciem cementu kostnego
lub bez niego. Powinno się ją stosować tylko u pacjentów ze skrajną osteoporozą i u ludzi bardzo
starych, o małej aktywności fizycznej. To rozwiązanie ma na celu głównie zniesienie bólu towarzyszącego złamaniu i jak najszybsze uruchomienie
chorego.
Obecnie standardem po złamaniu szyjki kości
udowej jest połowicza endoproteza bipolarna. Na
trzpieniu cementowanym lub bezcementowym,
umocowanym w kości udowej, osadzana jest
głowa połączona trwale (na zasadzie kulistego
przegubu) z drugą, większą – wprowadzaną do
panewki własnej chorego. Ma ona dwie zasadnicze zalety. Redukuje tarcie na granicy chrząstki
stawowej panewki/głowy endoprotezy, oszczędzając chrząstkę. W sytuacji pogłębiających się
zmian w panewce – związanych z zanikiem warstwy chrzęstnej, spowodowanym głównie różnicą
twardości elementów współpracujących, a także
narastającymi dolegliwościami bólowymi – można, pozostawiając trzpień, wszczepić panewkę
endoprotezy i wymienić jej dotychczasową głowę.
Endoproteza całkowita może być cementowana lub bezcementowa. Czasami – zwłaszcza
przy operacjach rewizyjnych – przy wymianie starej endoprotezy na nową stosuje się rozwiązanie
hybrydowe. Jeden element cementowany, drugi
bezcementowy.
Cementowana, stabilizowana w kości za pomocą akrylowego cementu kostnego, składa się
z dwóch lub (najczęściej) z trzech części. Niektóre z endoprotez cementowanych mają dodatkowy
element osadzany na końcu trzpienia (widoczny
na ryc. 14), który ma umożliwić dokładne centryczne jego usytuowanie w kanale kości udowej.
Zapewnia to pożądaną i symetryczną grubość
płaszcza cementowego, co ma istotne znaczenie
biomechaniczne w prawidłowym przenoszeniu
obciążeń. Panewkę zawsze wykonuje się z polietylenu, trzpień z metalu, głowę z metalu lub ceramiki. Endoprotezy tego typu stosuje się u ludzi
starych oraz u chorych ze znacznie obniżoną masą
kostną (osteoporozą). Ten rodzaj endoprotez stosowano w przeszłości znacznie częściej. Zmiany
technologii spowodowały jednak, że mają one
coraz rzadsze zastosowanie i ustępują miejsca
wszczepom bezcementowym. Udział endoprotez
cementowanych w moim materiale z ostatnich lat
nie przekracza 10%.
Bezcementowa jest stabilizowana w łożysku kostnym mechanicznie. W jej stabilizacji
wykorzystuje się cechy fizyczne kości. Składa się
najczęściej z czterech części. Panewka może być
wciskana, wkręcana lub częściowo wkręcana
i ma dwa elementy. Metalowa czasza jest pokryta porowatym tytanem, hydroksyapatytem lub
w nowszych konstrukcjach mieszanką tytanu i hydroksyapatytu. Hydroksyapatyt jest mineralnym
składnikiem kości i umożliwia zrost z kością powierzchni endoprotezy. W czaszy umocowuje się
wkład wykonany z polietylenu lub z ceramiki. Jest
to element, z którym współpracuje głowa endoprotezy. W niektórych konstrukcjach ceramiczny
wkład panewkowy jest dodatkowo osadzony w polietylenie lub metalu (ryc. 15, 16). Część udowa
to najczęściej tytanowy, w całości lub częściowo
napylany porowatym tytanem, trzpień. Może być,
podobnie jak panewka, pokryty hydroksyapatytem lub mieszanką (ryc. 17). Wbija się go w od-
31
ALLOPLASTYKA STAWU BIODROWEGO
Ryc. 14. Endoproteza cementowana z nasadką centrującą na końcu trzpienia. Panewka polietylenowa, trzpień i głowa
metalowe
Ryc. 15. Po lewej – czasza panewki endoprotezy bezcementowej wciskana, pokryta mieszaniną tytanu i hydroksyapatytu. Wkład polietylenowy lub ceramiczny jest osadzony dodatkowo w osłonie metalowej. Po prawej, zdjęcie śródoperacyjne – bezcementowa panewka endoprotezy z wkładem ceramicznym osadzonym dodatkowo w polietylenie. Trzpień
z szyjką modularną
32
ANDRZEJ POZOWSKI
powiednio przygotowany kanał w kości udowej.
Na wystającym z kości udowej konusie trzpienia
osadza się metalową lub ceramiczną głowę. Bywają też głowy wykonane z cyrkonii (syntetyczny
rodzaj diamentu).
W najnowszych konstrukcjach jest możliwość
śródoperacyjnego dobrania kąta ustawienia szyjki
endoprotezy. Nazywa się to szyjką modularną. Ma
ona zastosowanie w stawach o znacznej patologii
i pozwala na optymalne wzajemne ustawienie głowy endoprotezy i panewki. Zmniejsza to ryzyko
powikłania, jakim jest zwichnięcie endoprotezy
(ryc. 18).
W doskonaleniu konstrukcji endoprotez od
niemal 20 lat widoczna jest tendencja do wprowadzania technik maksymalnie oszczędzających
tkankę kostną.
Ryc. 16. Czasza bezcementowej panewki endoprotezy
częściowo wkręcana. Wkład ceramiczny w oprawie metalowej
Ryc. 17. Endoprotezy bezcementowe. Po lewej – powierzchnie napylane porowatym tytanem; po prawej – hydroksyapatytem
33
ALLOPLASTYKA STAWU BIODROWEGO
Ryc. 19. Kapoplastyka z możliwością wymiany kapy głowowej na trzpień standardowy z dużą głową i pozostawieniem elementu panewkowego
Ryc. 18. Trzpień bezcementowej endoprotezy z szyjką
modularną umożliwia dobór kąta szyjkowo-trzonowego
i kąta antetorsji
Szerokie zastosowanie, zwłaszcza u osób młodych i w średnim wieku, ma kapoplastyka zwana alloplastyką powierzchniową. Zastępuje ona
zniszczone powierzchnie stawowe, a operator
usuwa jedynie zniszczoną chrząstkę i warstwę
podchrzęstną, oszczędzając głowę i szyjkę kości
udowej (ryc. 19).
Innym rozwiązaniem oszczędzającym tkankę
kostną są krótkie trzpienie przynasadowe z opcją
modularnej szyjki (ryc. 20, 21).
Ryc. 20. Trzpień endoprotezy przynasadowej z szyjką
modularną
Ryc. 21. Porównanie długości trzpienia standardowego (po lewej) i krótkiego przynasadowego (po prawej)
34
ANDRZEJ POZOWSKI
Wprowadzenie nowego rodzaju polietylenu,
o znacznie większej twardości i odporności na
utlenianie, umożliwiło zastosowanie cieńszego
wkładu i większych głów (ryc. 22). Jest to rozwiązanie korzystniejsze biomechanicznie, trybologicznie i zmniejsza ryzyko zwichnięć.
Szczególnym rodzajem endoprotez stawu biodrowego są robione na wymiar CM (custom made).
Ze względu na bardzo wysokie koszty (sięgające
30 tys. złotych) wykonuje się je wyłącznie wtedy,
gdy standardowej endoprotezy, nawet tej z modularną szyjką, nie można poprawnie wszczepić
ze względu na skrajną deformację nasady bliższej
kości udowej i ewentualnie panewki. Są to sytuacje
sporadyczne i wymagają żmudnego przygotowania
do operacji – obrazowania z użyciem m.in. tomografii komputerowej i pomiarów radiologicznych
obu całych kończyn dolnych. W tych przypadkach
konieczna jest ścisła współpraca przyszłego operatora i zespołu projektującego kształt endoprotezy i rodzaj stosowanych materiałów. Z reguły
po analizie otrzymanych materiałów projektant
proponuje do wyboru przynajmniej dwa rozwiązania. Wybór należy do operatora (ryc. 23, 24).
Ryc. 22. Zastosowanie dużej metalowej głowy (36, 40
lub 44 mm średnicy)
Ryc. 23. Stawy biodrowe 36-letniego mężczyzny z wrodzonym zwichnięciem i deformacją nasady bliższej kości udowej
(strona lewa) i po wszczepieniu endoprotezy CM
35
ALLOPLASTYKA STAWU BIODROWEGO
Ryc. 24. RTG 39-letniej kobiety z endoprotezą CM w biodrze lewym i endoprotezą z modularną szyjką w biodrze prawym
Powierzchnie współpracujące
Pomijając poprawność wykonania zabiegu operacyjnego oraz eliminując czynniki ryzyka powikłań, jednym z istotnych elementów decydujących o przeżywalności endoprotezy jest jakość
powierzchni współpracujących głowy endoprotezy i panewki lub wkładu panewkowego. Jedne z pierwszych endoprotez całkowitych stosowane w latach sześćdziesiątych XX wieku miały
metalowe powierzchnie trące (endoproteza Mac
Kee-Farrar). Ze względu na stwierdzane u części
chorych odczyny alergiczne i tzw. metalozę coraz
powszechniej zaczęto stosować w panewkach polietylen. On również okazał się materiałem, który
nie spełnił wszystkich pokładanych w nim nadziei.
Podczas ruchu w stawie wypadkowa sił grawitacji i napięcia mięśni wyzwala na powierzchniach
współpracujących siły tarcia. Te z kolei powodują
stopniowe mechaniczne zużywanie się powierzchni i uwalnianie do jamy stawu coraz większych
ilości cząstek ścieralnych (drobiny polietylenu
czy ceramiki) oraz jonów metali, z których zbudowane są głowa endoprotezy i element trzpienia
(tzw. konus), na którym jest osadzona. Jony metali uwalniane są również z panewki metalowej
współpracującej z metalową głową w kapoplastyce. W produkcji głów i kap (w kapoplastykach)
stosuje się najczęściej chrom i kobalt, czasami
dodatkowo nikiel, molibden czy ostatnio wanad
36
i niob. Są też firmy wykorzystujące kwasoodporną
stal. Najnowsza, zastrzeżona i chroniona patentem technologia, to głowy z tytanu z dodatkowym
napyleniem cieniutką warstwą ceramiki, która
zwiększa gładź powierzchniową metalowego elementu (ryc. 25). Badania laboratoryjne in vitro,
oceniające liczbę uwalnianych cząstek ścieralnych
na milion cykli ruchów symulacyjnych pod uśrednionym obciążeniem, potwierdziły ich znaczną redukcję – z 3,9 mm3/Mc do 2,5 mm3/Mc.
Najsłabszym dotychczas trybologicznie elementem jest polietylen. Jego twardość jest znacznie niższa niż twardość materiałów użytych do
produkcji głów. Dodatkowo narażony jest na
powolne utlenianie, co przyspiesza degradację.
Jest to jedna z przyczyn skracania prawidłowego funkcjonowania wszczepu. Techniki produkcji
elementów polietylenowych są stale doskonalone
i duże nadzieje wiąże się z najnowszym produktem oznaczonym symbolem X3. Ma on znacznie
wyższą twardość i odporność na utlenianie w porównaniu z poprzednimi typami, jak UHDP (ultra
high density polyethylene). Rodzaj i tempo niekorzystnych zmian w polietylenie umieszczonym
w żywym organizmie można ocenić wyłącznie
na podstawie wieloletnich obserwacji. Parametry
zmian fizycznych, jak odkształcenia oraz migrację
głowy endoprotezy, można mierzyć, korzystając
z precyzyjnego obrazowania. Określenia rodzaju
zmian biologicznych w tkankach, otaczających
ANDRZEJ POZOWSKI
Ryc. 25. Tytanowa głowa endoprotezy napylona ceramiką. Po prawej – widok śródoperacyjny po wprowadzeniu głowy
do panewki z polietylenu
jamę stawu, można dokonać po pobraniu materiału do badań histologicznych i immunologicznych
podczas operacji wymiany endoprotezy. Prawdopodobnie więc oceny, na ile polietylen będzie
materiałem „dożywotnim”, dokonają następne
pokolenia ortopedów.
37