Принципи на артропластика на големите стави

Въведение

Ставната артропластика — хирургичното заместване на увредена става с протезни компоненти — е сред най-успешните интервенции в съвременната ортопедична хирургия. Развитието на надеждната артропластика на тазобедрената и колянната стави от 60-те години на XX в. насам е трансформирало лечението на краен стадий на ставна болест с дълбоко въздействие върху качеството на живот на милиони пациенти в световен мащаб. Принципите, разгледани в тази глава — биоматериали, трибология на носещите повърхности, методи на фиксация, принципи на дизайна на имплантатите, съображения за оперативния достъп, периоперативно управление и усложнения — се прилагат при всички основни ставни замествания. Докато специфичните аспекти на артропластиката на тазобедрената и колянната стави са разгледани подробно в главите за коксартрозата и гонартрозата, настоящата глава осигурява обединяваща рамка, синтезирана от Apley & Solomon’s, Miller’s Review и Orthopaedic Surgical Approaches.

Биоматериали при ставната артропластика

Материалите, използвани при ставната артропластика, трябва да отговарят на строги изисквания: биосъвместимост (отсъствие на токсична, възпалителна или канцерогенна реакция), подходящи механични свойства (якост, пластичност, умора), корозионна устойчивост, устойчивост на износване и способност за интеграция с костта (остеоинтеграция при нециментираните дизайни).

Металните сплави включват кобалт-хромови сплави (използвани за бедрени глави, бедрени компоненти и определени стеблени дизайни; висока твърдост и отлична устойчивост на износване, но стресово екраниране на подлежащата кост), титанови сплави (Ti-6Al-4V; по-ниска твърдост, по-близко съответстваща на костта, отлична остеоинтеграция, но по-висок коефициент на триене, ограничаващ използването за носеща повърхност) и неръждаема стомана (ограничена съвременна употреба, основно при циментирани бедрени стебла и при травматологични имплантати).

Полиетиленът е основният носещ материал при повечето съвременни дизайни за артропластика. Конвенционалният ултрависокомолекулен полиетилен (UHMWPE) е използван исторически, като значителното му износване е произвеждало остеолиза от полиетиленови частици. Силно омрежената полиетиленова (XLPE), въведена в края на 90- те години, се произвежда чрез гама-облъчване на UHMWPE, последвано от претопяване или отгряване за омрежване на полимерните вериги и елиминиране на свободните радикали. XLPE е намалила драматично степента на износване и до голяма степен е елиминирала остеолитичните усложнения в съвременната артропластика. Полиетиленът, стабилизиран с витамин Е, съчетава XLPE с витамин Е за допълнително намаляване на оксидативната деградация.

Керамиките включват алуминиеви оксиди (Al₂O₃) и цирконий-заякчени алуминиеви композити. Керамичните бедрени глави, артикулиращи с XLPE или с керамични вложки в ацетабуларния компонент, осигуряват най-ниска степен на износване от всяка комбинация от носещи повърхности. Съвременните материали от четвъртото поколение са значително намалили историческите опасения за счупване на керамика и пискане, въпреки че тези усложнения продължават да се срещат при ниски нива.

Полиметилметакрилатният (PMMA) костен цимент се използва за фиксация на циментираните имплантати. Екзотермичната полимеризация на течен мономер с прахообразен преполимер образува структурна граница между имплантата и костта. Съвременните техники на циментиране включват използването на нисковискозен цимент, ретроградно запълване на бедрения канал, нагнетяване под налягане, дистална тапа на канала, пулсиращ лаваж и други мерки, съществено подобрили дългосрочното оцеляване на циментно-имплантатния комплекс.

Носещи повърхности

Изборът на носеща повърхност влияе върху дългосрочното оцеляване на имплантата и е едно от основните решения при съвременната артропластика. Вариантите включват:

Метал-конвенционален полиетилен: Историческият стандарт, с значително износване и остеолиза с времето. До голяма степен заменен от метал-XLPE в съвременната практика.

Метал-XLPE: Настоящата доминираща носеща повърхност при повечето съвременни артропластики, с значително намалено износване и отлично дългосрочно оцеляване.

Керамика-XLPE: Осигурява най-ниска комбинирана степен на износване от всяка носеща повърхност — плавната керамична повърхност в комбинация с силно омрежения полиетилен. Предпочитана при по-млади пациенти в много центрове.

Керамика-керамика: Най-ниска степен на износване от всяка носеща повърхност, при плавни керамични компоненти и от двете страни. Рисковете включват рядко счупване на керамика и пискане (чуваем звук при определени движения, свързан с режима на смазване).

Метал-метал: Бе краткотрайно популярен в началото на 2000-те години, но значително изоставен поради системните и локалните ефекти на отделянето на метални йони (кобалт и хром), с документирани неблагоприятни локални тъканни реакции, псевдотуморно образуване, системен кобалтизъм при тежки случаи и неприемливо висока честота на неуспех при дизайните с голяма глава метал-метал.

Методи на фиксация

Два основни метода за фиксиране на имплантатите към костта са в употреба:

Циментирана фиксация: PMMA костният цимент се интерпонира между имплантата и подготвената костна повърхност, осигурявайки незабавна стабилна фиксация, позволяваща незабавно пълно натоварване. Границата цимент-кост постига микромеханично заключване с трабекуларната кост. Съвременните техники на циментиране от трето поколение включват: задълбочена подготовка на костта с ретроградно четкане и пулсиращ лаваж; дистална тапа на канала; вакуумно смесване на цимента; ретроградно вкарване на цимента в канала под нагнетяване; вкарване на имплантата преди полимеризацията на цимента с поддържане на налягане по време на полимеризацията; и прецизно внимание към качеството на границата цимент-кост. Показанията за циментирана фиксация включват по-възрастни пациенти с лошо качество на костта, лечение на фрактура на тазобедрената става с хемиартропластика и определени дизайни за колянна артропластика.

Нециментирана (биологична) фиксация: Имплантатът има повърхностна текстура (синтеровани перли, плазмено-напръскан титан, порест тантал, мрежа или пясъкоструйна повърхност), позволяваща врастване или нарастване на кост, постигащо стабилна биологична фиксация след седмици до месеци. Незабавна фиксация се осигурява чрез механично пресово приставане между имплантата и подготвената костна повърхност. Понякога се добавят костно-присаждащи материали (хидроксиапатитни покрития, BMPs) за стимулиране на врастването на кост. Показанията за нециментирана фиксация включват по-млади пациенти с добро качество на костта и голямото мнозинство от съвременните първични артропластики на тазобедрената и колянната стави в повечето центрове.

Хибридна фиксация: Съчетава циментирани и нециментирани компоненти — типично нециментирана ацетабуларна чашка и циментирано бедрено стебло при артропластика на тазобедрената става.

Принципи на дизайна на имплантатите

Дизайнът на имплантатите за артропластика включва балансиране на конкуриращи се изисквания за подвижност (обем на движение), стабилност (устойчивост на луксация), трайност (дълготрайност в употреба) и възпроизводимост на имплантирането. Основните принципи на дизайна включват:

Възстановяване на ставната кинематика: Имплантатът трябва да възпроизвежда нормалното движение на ставата колкото е възможно по-близо. Това е по-лесно постижимо при коляното (наподобяващо шарнир плюс вътрешна ротация), отколкото при рамото (с комплексното му свързано движение на гленохумерална, скапулоторакална и акромиоклавикуларна стави) и тазобедрената става (наподобяваща топка и гнездо).

Възстановяване на мекотъканния баланс: Особено при коляното, където колатералните лигаменти и кръстните връзки (при запазването им) трябва да бъдат балансирани в целия обем на движение.

Възстановяване на биомеханичните параметри: Възстановяване на дължината на крайника (тазобедрена става), раменото на момента на отвеждачите (offset при артропластика на тазобедрената става), Q-ъгъла (колянна става) и ротационното наредяне.

Модулярност: Съвременните имплантати са типично модулярни, с отделни компоненти, комбинируеми за съответствие с анатомията на пациента. Компромисът е повишена гъвкавост срещу допълнителни граници, способни да произведат износване, корозия и неуспех (границата трунион-глава при модулярната артропластика на тазобедрената става е бил източник на усложнения, включително реакции тип метал-метал дори при носещи повърхности метал-полиетилен — трунионоза).

Ограничение (constraint): Степента, до която геометрията на имплантата устоява на изместването на един компонент спрямо другия. По-голямото ограничение осигурява по- висока стабилност, но пренася повече натоварване към границите имплантат-кост и може да доведе до по-ранно разхлабване. Изборът на степен на ограничение е едно от основните решения при ревизионната артропластика.

Специфични съображения за всяка става

Артропластика на тазобедрената става Артропластиката на тазобедрената става е прототипът на съвременната артропластика от пионерската работа на Charnley в 60-те години на XX в. Принципите включват: подходящо оразмеряване на бедрената глава (малките глави са с по-ниско износване, но по-висок риск от луксация; големите глави са с по-високо износване при метал-полиетиленови носещи повърхности, но по-нисък риск от луксация); подходящо поставяне на ацетабуларния компонент с внимание към ъгъла на абдукция (40°) и антеверзията (15– 20°); възстановяване на дължината на крайника и offset-а; подходящ оперативен достъп (заден, предностраничен, директен преден — всеки с конкретни предимства и недостатъци, разгледани в главата за коксартрозата); и прецизен мекотъканен баланс.

Артропластика на колянната става Артропластиката на колянната става включва по-сложни кинематични съображения от тазобедрената. Принципите включват: дизайни с запазени или заместени кръстни връзки; фиксирани и мобилни носещи повърхности; философия на наредяването (механично срещу кинематично); циментирана срещу нециментирана фиксация; рутинно срещу избирателно препокриване на пателата; и различни други решения. Техническите изисквания при тоталната артропластика на коляното (ТАК) включват прецизни костни отрезвания, балансирани флексионни и екстензионни пространства, правилно ротационно наредяване на бедрения и тибиалния компоненти и подходящо управление на пателофеморалното отделение.

Артропластика на рамото Артропластиката на рамото е значително еволюирала в последните десетилетия. Основните варианти включват:

Анатомична тотална артропластика на рамото: Показана при първична остеоартроза на гленохумералната става с интактен ротаторен маншон. Възстановява нормалните анатомични взаимоотношения на гленохумералната става.

Реверзна тотална артропластика на рамото: Инвертира нормалната анатомия с топка от страната на гленоидния и гнездо от страната на хумерусния компонент. Дизайнът премества центъра на ротация медиално и дистално, привличайки m. deltoideus като основен двигател на елевацията на рамото и заобикаляйки функцията на ротаторния маншон. Показана при артропатия от разкъсване на маншона (дефицит на ротаторния маншон с гленохумерален артрит), масивни неподлежащи на реконструкция разкъсвания на ротаторния маншон с псевдопарализа, определени комплексни фрактури на проксималния хумерус при по-възрастни пациенти и ревизионна артропластика.

Хемиартропластика: Заместване само на хумерусната страна с запазване на гленоида. Историческа процедура с вариабилни резултати; понастоящем се извършва предимно при избрани комплексни фрактури на проксималния хумерус и при ревизионни условия.

Артропластика на лакътя, глезена, китката и пръстите Артропластиката на лакътя (типично с полуограничени свързани имплантати като дизайна Coonrad-Morrey) е показана при ревматоиден артрит, посттравматичен артрит и избрано остро фрактурно лечение при по-възрастни пациенти. Доживотните ограничения за вдигане на тегло (типично 5–10 lb) са значително съображение.

Артропластиката на глезена е претърпяла значително усъвършенстване на дизайна на имплантатите в последните десетилетия. Съвременните имплантати от трето поколение осигуряват разумни резултати при подбрани пациенти, въпреки че дългосрочното оцеляване е по-ниско от това при артропластиката на тазобедрената и колянната стави, а артродезата на глезена остава стандартът при много пациенти с краен стадий на артрит на глезена.

Артропластиката на китката осигурява запазващи движението алтернативи на артродезата на китката, но с по-малко надеждни дългосрочни резултати. Съвременните дизайни продължават да се развиват.

Артропластиката на пръстите (МФС и ПИС) се извършва обичайно при ревматоидно заболяване с използване на силиконови имплантати (историческият стандарт) или съвременни пирокарбонови имплантати. Процедурата осигурява функционално подобрение, но не възстановява нормалната кинематика.

Съображения за оперативния достъп

Оперативният достъп до ставата се избира за осигуряване на адекватна експозиция за поставяне на имплантата при минимизиране на увреждането на важни мекотъканни структури. Основните достъпи са разгледани в специфичните глави; общите принципи включват: използването на мускулно-щадящи достъпи при възможност (медиален

парапателарен достъп при колянната става, директен преден достъп при тазобедрената става); внимателна защита на нервите и съдовете; прецизно капсулно и мекотъканно управление за следоперативна стабилност; и използването на разширяеми достъпи (способни да се разширят при комплексни или ревизионни случаи) при трудни ситуации.

Периоперативно управление

Периоперативното управление на ставната артропластика е трансформирано в последните десетилетия от протоколи за ускорено следоперативно възстановяване (ERAS) и прилагането на мултимодално обезболяване. Основните елементи включват:

Предоперативна оптимизация: Медицинска оптимизация (гликемичен контрол, спиране на тютюнопушенето, редукция на тегло, нутриционна оптимизация, деколонизация на назален MRSA); обучение на пациента; задаване на реалистични очаквания; планиране на следоперативни грижи.

Анестезия: Регионалната анестезия (спинална или епидурална) се предпочита при артропластика на тазобедрената и колянната стави в много центрове, с документирани ползи за намаляване на тромбоемболичния риск, кръвозагубата и следоперативното възстановяване. Периферните нервни блокади (феморален, на adductor canal, седалищен при коляно; лумбален плексус, fascia iliaca при тазобедрена става) осигуряват допълнително обезболяване. Комбинираните спинално-епидурални и непрекъснати катетърни техники удължават аналгетичния ефект в следоперативния период.

Управление на кръвта: Антифибринолитичните средства (транексамова киселина, прилагана венозно, локално или по двата начина) значително намаляват кръвозагубата и изискванията за трансфузия и са се превърнали в стандарт на съвременната практика. Клетъчното спасяване може да се използва при ревизионни случаи. Алогенните кръвни трансфузии са свързани с инфекциозни и имунологични рискове и се избягват при възможност.

Антибиотична профилактика: Предоперативни антибиотици в рамките на 60 минути от разреза; типично цефазолин в съвременната практика с добавяне или заместване с ванкомицин при пациенти, колонизирани с MRSA. Продължителността на профилактиката е денят на операцията при повечето съвременни протоколи.

Тромбопрофилактика: Фармакологична (нискомолекулни хепарини, аспирин, директни орални антикоагуланти или други в зависимост от протокола и пациентовите фактори) в комбинация с механична (апарати за последователна компресия) профилактика. Съвременните насоки подчертават ранната мобилизация като най-важната единична интервенция.

Следоперативна рехабилитация: Ранна мобилизация (в идеалния случай в деня на операцията), прогресивна физиотерапия и структурирани рехабилитационни програми.

Амбулаторната артропластика (изписване в деня на операцията) е станала обичайна при избрани пациенти в съвременната практика.

Усложнения

Основните усложнения на ставната артропластика са разгледани в главите за специфичните стави; общите категории включват:

Инфекция (перипротезна ставна инфекция — ПСИ): 1–2% при първична артропластика, по-висок при ревизионна. Управлението е мултидисциплинарно, с варианти, включващи DAIR (дебридман, антибиотици, запазване на имплантата), двуетапна смяна (стандартът при хронична инфекция) и едноетапна смяна при избрани случаи.

Асептично разхлабване: Някога основната причина за дългосрочен неуспех — значително намалено от подобрените дизайни на имплантатите и носещите повърхности.

Луксация/нестабилност: Особено актуална при артропластиката на тазобедрената (1–3%) и рамото.

Перипротезна фрактура: Класификация Vancouver при тазобедрената става, класификация Mont при колянната. Лечението зависи от морфологията на фрактурата и фиксацията на имплантата.

Усложнения, свързани с носещата повърхност: Износване, остеолиза, particle disease (значително намален при съвременните XLPE) и специфичните усложнения на носещите повърхности метал-метал.

Тромбоемболично заболяване: ДВТ и ПЕ; значително намалени при съвременната профилактика.

Невроваскуларно увреждане: Специфично за всяка става и достъп.

Хетеротопна осификация: Особено честа след артропластика на тазобедрената става при предразположени пациенти.

Персистираща болка: Особено притеснение при артропластиката на коляното, като 15– 20% от пациентите съобщават за известно персистиращо неудовлетворение след технически успешна операция.

Ревизионна артропластика

Ревизионната артропластика адресира неуспели първични артропластики поради инфекция, разхлабване, нестабилност, перипротезна фрактура или усложнения, свързани с износването. Техническите изисквания са значително по-високи от тези при първичната артропластика, с управление на костни дефекти (класификация Paprosky при тазобедрената става, класификация AORI при колянната), използване на ревизионни компоненти с добавки и стебла, избор на носещи повърхности, подходящи за

ревизионното условие, и управление на инфекцията при наличие. Обемът на ревизионната артропластика нараства в световен мащаб с нарастването на честотата на първичната артропластика и увеличаването на продължителността на живот на пациентите с първични имплантати до степен, изискваща ревизия.

Резултати и данни от регистри

Резултатите от съвременната тотална ставна артропластика са обширно документирани в национални и международни регистри (шведски, норвежки, финландски, датски, австралийски, английско-уелски и американски регистри за ставна замяна, сред другите). Данните демонстрират: отлично дългосрочно оцеляване на съвременната артропластика на тазобедрената става (95% на 10 години, 85–90% на 20 години); сходно отлично оцеляване на съвременната артропластика на колянната става; продължително усъвършенстване на дизайните на имплантатите и хирургичните техники; значителна вариация в резултатите по обем на операции на хирурга и болницата; и персистиращи предизвикателства в специфични области, включително резултатите при по-млади пациенти, персистиращият процент на неудовлетворение след ТАК и управлението на неуспялата артропластика.

Обобщение и ключови изводи

Ставната артропластика е сред най-успешните интервенции в съвременната ортопедична хирургия, с отлични дългосрочни резултати при голямото мнозинство от пациентите, получаващи замяна на тазобедрената, колянната, раменната и другите стави. Принципите на избора на биоматериали (съвременни метални сплави, силно омрежен полиетилен, усъвършенствана керамика), избора на носеща повърхност (метал-XLPE като настоящ стандарт, с керамика-XLPE и керамика-керамика при избрани пациенти), метода на фиксация (циментирана срещу нециментирана въз основа на пациентовите и костните фактори), съображенията за дизайна на имплантата, избора на оперативния достъп и периоперативното управление (мултимодален контрол на болката, управление на кръвта с антифибринолитици, тромбопрофилактика, ранна мобилизация) определят успешните резултати. Основните усложнения — инфекция, асептично разхлабване, нестабилност, перипротезна фрактура, тромбоемболично заболяване — изискват продължително внимание за превенция и бързо разпознаване при поява. Обемът на ревизионната артропластика нараства в световен мащаб и изисква специализирано обучение на хирурзите, подходяща материална база и посветен субспециализиран интерес. При всички аспекти на артропластиката внимателният подбор на пациентите, подходящият избор на имплантат, прецизната хирургична техника и структурираните периоперативни грижи дават най-добрите дългосрочни резултати.