а) Позиционирование компонентов. Цель стандартного и поверхностного эндопротезирования заключается в восстановлении подвижности тазобедренного сустава и устранении болевого синдрома. Позиционирование компонентов влияет на все аспекты результата лечения: функция, скорость износа, развитие осложнений и срок службы компонентов.
1. Центр ротации. Медиолатеральное положение центра ротации во фронтальной плоскости зависит от ацетабулярного офсета (см. рис. ниже). Медиализация вертлужного компонента позволяет уменьшить плечо силы тяжести тела и тем самым уменьшить силу, развиваемую отводящими мышцами, что приводит к уменьшению силы реакции сустава.
Рентгенограмма таза в переднезадней проекции. Fabd — сила отводящих мышц; GRF — сила реакции опоры; FO — бедренный офсет; АО — ацетабулярный офсет; г — плечо приложения силы отводящих мышц; R — плечо приложения силы тяжести тела
Однако избыточная медиализация может привести к уменьшению натяжения отводящих мышц, при этом может потребоваться коррекция за счет изменения бедренного офсета. Таким образом, для восстановления общего офсета (сумма значений ацетабулярного и бедренного офсета) и сохранения достаточного натяжения отводящих мышц необходимо увеличить бедренный офсет. При уменьшении общего офсета натяжение отводящих мышц ослабевает, что приводит к развитию нестабильности.
И наоборот, увеличение общего офсета может вызывать чрезмерное натяжение отводящих мышц, что способствует появлению болевого синдрома в области большого вертела. Кроме того, возникает увеличение крутящего момента, приложенного к бедренному компоненту, и повышение риска перипротезного перелома. При латерализации центра ротации необходимо уменьшить бедренный офсет в целях сохранения исходных взаимоотношений между большим вертелом и тазом.
Однако при уменьшении бедренного офсета возникает уменьшение плеча силы отводящих мышц, а это означает, что для стабилизации таза отводящие мышцы должны развивать большую силу. Как следствие, наблюдается увеличение сил реакции сустава и ускорение износа пар трения. Описана геометрическая методика определения теоретического центра ротации с помощью «фигуры слезы»; показано, что соотношение между латеральным положением и высотой центра ротации и шириной и высотой таза является постоянным. Эта методика может использоваться и при двустороннем поражении.
2. Ориентация чашки. Эндопротезирование тазобедренного сустава подразумевает резекцию суставной губы и в случае ТЭТС — уменьшение размера головки. По этой причине стабильность тазобедренного сустава не может оставаться прежней. Собственная вертлужная впадина покрывает головку бедренной кости как сегмент сферы, вмещающий угол 170°, для вертлужного компонента эндопротеза аналогичное значение составляет 180° (для чашек поверхностных эндопротезов — 170° и менее). Таким образом, при установке вертлужного компонента следует учитывать вопросы, касающиеся стабильности и риска импинджмента эндопротеза.
Кроме того, при имплантации чашки необходимо учитывать факторы, влияющие на износ. При позиционировании чашки вокруг ее собственного центра ротации следует учитывать два параметра: инклинацию чашки и ее антеверсию. Инклинация чашки играет роль в явлении краевой нагрузки, влияя на расстояние от центра пятна контакта до края вертлужного компонента (CPCR — Contact Patch Center to Rim Distance) и расстояние от края пятна контакта до края вертлужного компонента (CPER — Contact Patch Edge to Rim Distance). Чем меньше инклинация чашки, тем больше значение расстояния от центра пятна контакта до края вертлужного компонента, позволяющее избежать нагрузки на край вертлужного компонента.
Кроме того, явление краевой нагрузки влияет на процесс лубрикации и поведение суставной жидкости, что дополнительно ускоряет износ.
Антеверсия чашки — основной фактор, определяющий стабильность эндопротеза, поскольку при увеличении антеверсии чашки отмечается тенденция к снижению риска заднего вывиха. Вместе с тем версия чашки — не единственный фактор, определяющий стабильность тазобедренного сустава. Важную роль играют и другие факторы (например, хирургический доступ, конструкция эндопротеза, диаметр головки, угол антеверсии шейки эндопротеза). Описано несколько методик интраоперационного позиционирования чашки с помощью внутрисуставных (задний и передний края вертлужной впадины, поперечная связка вертлужной впадины) и внесуставных (передняя плоскость таза) анатомических ориентиров.
По данным Левиннека (Lewinnek), имплантация чашки в «безопасной зоне» (антеверсия 15±10° и латеральный наклон 40±10°) позволяет снизить риск вывиха. Однако данные о кинематике пояснично-тазовой области в сагиттальной плоскости и функциональной ориентации вертлужной впадины поставили под сомнение ценность «безопасной зоны» Левиннека по сравнению с индивидуальной «безопасной зоной». В области эндопротезирования суставов наблюдается постепенный переход от системного подхода к индивидуальному.
3. Позиционирование бедренного компонента. Ошибки при установке бедренного компонента влекут за собой невозможность восстановления естественной анатомии и биомеханики тазобедренного сустава. Установка бедренного компонента в варусном или вальгусном положении может привести к увеличению или уменьшению бедренного офсета и плеча силы отводящих мышц, что может препятствовать достижению наилучшего результата лечения. Ошибки при определении версии ножки также могут вызвать изменение плеч сил, что может способствовать развитию импинджмента и смещения пятна контакта между головкой и вертлужным компонентом. Помимо прочего, неправильная установка бедренного компонента в краниокаудальном направлении напрямую связана с неравенством длины ног и является второй по частоте причиной судебных исков против хирургов США.
б) Характеристики компонентов. Как упоминалось ранее, положение компонентов может влиять на анатомию и биомеханику. Кроме того, компоненты эндопротеза сами по себе отличаются от собственных анатомических образований. Переход от конхоидальной формы к шаровидной меняет анатомию со стороны бедренной кости. Показано, что конхоидальная форма снижает вероятность подвывиха в суставе (в сравнении с истинным шаровидным суставом). Кроме того, такая форма позволяет создать более оптимальную нагрузку по величине и распределению.
К этому можно добавить тот факт, что при эндопротезировании тазобедренного сустава резецируют суставную губу, что дополнительно подчеркивает серьезность анатомических изменений в ходе операции. В норме суставная губа играет чрезвычайно важную роль в удержании синовиальной жидкости, которая находится под давлением и необходима для смазывания сустава и распределения нагрузок.
Кроме того, суставная губа охватывает головку бедренной кости и участвует в стабилизации сустава за счет всасывающего эффекта. Она увеличивает площадь контакта и тем самым уменьшает контактную нагрузку. Как правило, диаметр головки эндопротеза составляет от 22 до 36 мм, при этом средний размер собственной головки бедренной кости составляет 49 мм у женщин и 53 мм у мужчин. Основной недостаток, связанный с уменьшением размера, заключается в ухудшении стабильности. В настоящее время хорошо известно, что с увеличением диаметра головки наблюдается снижение частоты вывихов. Уменьшение размера головки может отрицательно влиять на проприоцепцию. Другой фактор — модификация офсета головки—шейки; этот параметр влияет прежде всего на амплитуду движений и риск импинджмента эндопротеза (дополнительное влияние оказывают положение чашки и угол антеверсии ножки эндопротеза).
Импинджмент эндопротеза может стать причиной расшатывания чашки (за счет увеличения крутящего момента, приложенного к чашке), нестабильности эндопротеза, повышенного износа, а также переломов вкладыша. Использование головки большего диаметра позволяет (помимо увеличения объема движений) оптимизировать офсет головки—шейки и, как следствие, снизить риск импинджмента эндопротеза. По данным некоторых авторов, при увеличении диаметра головки бедренного компонента до >32 мм этот риск становится пренебрежимо малым. Медиальный бедренный офсет определяется конструкцией ножки эндопротеза, а возможность его восстановления зависит от имеющегося ассортимента. Другой фактор, который необходимо учитывать, — изменение модуля продольной упругости (Юнга) диафиза бедренной кости при использовании ножек длиной 15—20 см, изготовленных из титана или хромокобальтового сплава.
В связи с этим возникают вопросы, касающиеся изменения проприоцепции, и, что важно, вводится понятие адаптивного ремоделирования (stress-shielding). Короткие бедренные компоненты и поверхностное эндопротезирование позволяют достичь лучшей проприоцепции за счет сохранения деформационных и упругих свойств диафиза бедренной кости. Это особенно важно для пациентов, занимающихся видами спорта с ударной нагрузкой (бег). Тем не менее научные методы оценки таких гипотез ограничены. Кроме того, при использовании стандартного бедренного компонента часть нагрузочной силы передается на диафиз бедренной кости, минуя зону метафиза. В дальнейшем развивается ремоделирование костной ткани, что приводит к изменению исходной архитектоники кости. ПЭТС позволяет избежать этих недостатков, сохраняя распределение нагрузки, близкое к естественному.
