Способ подготовки опилов бедренной и большеберцовой костей при цементной фиксации компонентов эндопротеза коленного сустава
Владельцы патента RU 2682493:
Нестеренко Андрей Викторович (RU)
Шевченко Александр Валентинович (RU)
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (ФГБОУ ВО КубГМУ Минздрава России) (RU)
Муханов Михаил Львович (RU)
Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедии и травматологии, и может быть использовано при выполнении тотального эндопротезирования коленного сустава. В середину боковой поверхности медиального и латерального мыщелков бедренной кости на 8,0-10,0 мм выше опила суставной поверхности и на глубину 10,0-15,0 мм и в переднелатеральную и переднемедиальную поверхности большеберцовой кости на 8,0-10,0 мм ниже опила суставной поверхности и на глубину 10,0-15,0 мм вводят костные иглы. С помощью электроаспиратора через иглы в губчатом веществе кости создают отрицательное давление 80-120 мм рт.ст. до остановки кровотечения. Затем поверхность опилов отмывают от крови и подсушивают, после чего наносят костный цемент, иглы удаляют после его полимеризации. Способ позволяет минимизировать интенсивность кровотечения с поверхности опилов мыщелков костей и улучшает проникновение костного цемента в губчатую кость, в результате чего повышается эффект фиксации компонентов эндопротеза. 1 пр., 5 ил.
Предлагаемое изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии и может быть использовано при установке эндопротеза коленного сустава, а именно для улучшения качества цементной фиксации бедренного и большеберцового компонентов эндопротеза.
Большинство современных эндопротезов коленного сустава фиксируют с помощью костного цемента (самоотверждающийся материал на основе полиметилметакрилата). Цементная фиксация хорошо себя зарекомендовала. Установленные таким образом эндопротезы могут функционировать более 15 лет. Срок службы и функциональные характеристики эндопротеза коленного сустава зависят от ряда факторов, одним из которых является качество цементной фиксации, а именно - стабильная связь как между поверхностью имплантата и костным цементом, так и прочное механическое взаимодействие между цементом и костной тканью.
Стоит отметить, что костный цемент не связывается химически ни с костью, ни с кобальтовым, титановым или каким-либо иным сплавом, но он крепко и сразу фиксирует имплантат и стабилен в кости. Костный цемент играет роль буферной прослойки для передачи напряжения между имплантатом и костью и обеспечивает распределение нагрузок по большей площади.
Компоненты эндопротезов из современных металлических сплавов ломаются редко, однако иногда происходит нарушение связей между имплантатом и костью. За расшатывание эндопротеза отвечают два процесса: механический и биологический.
Во время движения коленный сустав испытывает существенные нагрузки и давление, которое передается с эндопротеза на подлежащую костную ткань. Поскольку в ходе эндопротезирования коленного сустава проводится полное удаление плотного субхондрального слоя бедренной и большеберцовой костей, вся нагрузка поглощается мягкой губчатой костью и периферической кортикальной пластинкой. При избыточном давлении, которое действует на кость в течение длительного периода времени, эндопротез начинает погружаться вглубь костной ткани или теряет прочную связь с ней. Кроме этого, определенные сложности возникают при неравномерной нагрузке на коленный сустав во время движения. При этом один край эндопротеза вжимается в кость, в то время как другой его отдел приподнимается над костью, что приводит к неравномерному изнашиванию полиэтиленового вкладыша, расположенного между металлическими компонентами. Подобное изнашивание сопровождается образованием мелких полиэтиленовых частиц-отломков, которые запускают биологический ответ со стороны организма, что вносит свой вклад в дальнейшее расшатывание имплантата. В некоторых случаях отмечается также потеря костной ткани вокруг эндопротеза.
Улучшение качества фиксация компонентов эндопротеза при помощи костного цемента позволит продлить срок службы эндопротеза, снизив вероятность проваливания эндопротеза в губчатую костную ткань, а также значительно увеличить прочность связи цемент-кость, что препятствует отрыву имплантата.
Традиционный способ фиксации компонентов эндопротеза при помощи костного цемента (Total knee replastement / J.N. Insall [et al.] // Surgery of the knee: 4th ed. - New York, 2006. - P. 609-633) предусматривает временную тампонаду опилов суставных поверхностей сухими салфетками или салфетками смоченными раствором перекиси водорода для остановки кровотечения и подготовки поверхности опилов к нанесению костного цемента, что не исключает фиксацию компонентов в условиях продолжающегося кровотечения из губчатой кости опилов и не всегда позволяет проникнуть костному цементу на достаточную глубину, необходимую для надежной фиксации компонентов эндопротеза, несмотря на то, что при окончательной установке компонентов эндопротеза, конечность удерживают в положении разгибания в коленном суставе под углом 180°, осуществляя умеренную компрессию по оси конечности для лучшей интеграции цемента в костные трабекулы.
Недостатком, описанного способа является отсутствие возможности удалять кровь с поверхности губчатой кости после нанесения костного цемента.
Наиболее близким способом, принятыми за ближайший аналог, является стандартная подготовка опилов бедренной и большеберцовой костей перед нанесением костного цемента, необходимая для фиксации компонентов эндопртеза, все цементируемые костные поверхности должны быть тщательно отмыты раствором антисептика или 0,9% раствора хлорида натрия под давлением от закупоривающих костные трабекулы крови и дебриса, затем обработаны перекисью водорода и тщательно высушены (Тотальное эндопротезирование коленного сустава с использованием имплантатов AGC ВIOМЕТ (Медицинская технология) ФГУ «Российский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. P.P. Вредена Росмедтехнологий». Авторы: д.м.н. Н.Н. Корнилов, к.м.н. Т.А. Куляба, к.м.н. А.И. Печинский, к.м.н. А.В. Селин, к.м.н. А.В. Каземирский, к.м.н. И.И. Кроитору, А.И. Петухов, И.А. Кукушкин. Санкт-Петербург 2009 г. С. 38-39).
Недостатком известного способа является то, что он позволяет на короткое время подсушить поверхность опила, но остановить кровотечение полностью не удается и кровь продолжает поступает из глубины губчатой кости после нанесения костного цемента вплоть до его полимеризации, что ухудшает качество сцепления материалов цемент-кость и сокращает срок службы эндопротеза.
Задачами способа являются:
- улучшение качества фиксации компонентов эндопротеза, за счет качественного гемостаза на поверхности опилов;
- увеличение срока службы эндопротеза.
Сущностью изобретения является то, что во время установки компонентов эндопротеза коленного сустава после выполнения опилов суставных поверхностей бедренной и большеберцовой костей середину боковой поверхности медиального и латерального мыщелков бедренной кости на 8,0-10,0 мм выше опила суставной поверхности и на глубину 10,0-15,0 мм и в переднелатеральную и переднемедиальную поверхности большеберцовой кости на 8,0-10,0 мм ниже опила суставной поверхности и на глубину 10,0-15,0 мм вводят костные иглы, с помощью электроаспиратора, через иглы в губчатом веществе кости создают отрицательное давление 80-120 мм рт.ст. до остановки кровотечения, затем поверхность опилов отмывают от крови и подсушивают, после чего наносят костный цемент, иглы удаляют после его полимеризации.
Технический результат: данная технология позволяет заметно снизить интенсивность кровотечения с поверхности опилов бедренной (Фиг. 2 позиция 7) и большеберцовой костей (Фиг. 3 позиция 9), вплоть до его полной остановки, а также повышает проникающую способность цемента в поры губчатой кости, что положительно сказывается на качестве сцепления материалов цемент-кость. Костный цемент проникает в губчатую кость глубже, что видно на контрольных рентгенограммах по толщине и неровной линии цементной мантии, повторяющей структуру губчатой кости. На сравнительных рентгенограммах видна разница в толщине костной мантии бедренного (Фиг. 4 позиция 11) и большеберцового компонентов (Фиг. 4 позиция 12) у пациента прооперированного с применением предложенного способа и со стандартной технологией гемостаза и цементной фиксацией компонентов эндопротеза, где толщина цементной мантии минимальна у бедренного (Фиг. 5 позиция 14) и большеберцового компонентов (Фиг. 5 позиция 13).
Определены оптимальные точки введения костной иглы, позволяющие добиться максимального эффекта:
- для бедренной кости - середина боковой поверхности медиального или латерального мыщелка, на 8,0-10,0 мм выше опила суставной поверхности (Фиг. 1, позиция 3);
- для большеберцовой кости переднелатеральная или переднемедиальная поверхности кости на 8,0-10,0 мм ниже опила суставной поверхности (Фиг. 1 позиция 6).
Глубина погружения костной иглы зависит от размера компонентов эндопротеза, так для 3-4-го размера бедренного и большеберцового компонентов эндопротеза глубина погружения иглы составляет 10,0-15,0 мм. Отключение электроаспиратора и удаление костных игл проводится после полимеризации костного цемента.
Для лучшего понимания схема введения костных игл представлена на фигуре 1, где 1 - бедренная кость с опилом мыщелков, вид спереди, 2 - большеберцовая кость с опилом суставной поверхности, вид спереди, 3 -позиционированные костные иглы, установленные в мыщелках бедренной кости, 4 - опил мыщелков бедренной кости, вид снизу (со стороны межсуставной щели), 5 - опил суставной поверхности большеберцовой кости, вид сверху (со стороны межсуставной щели), 6 - позиционированные костные иглы, установленные в большеберцовой кости.
Способ осуществляют следующим способом. При цементной фиксации компонентов эндопротеза коленного сустава, после выполнения опилов суставных поверхностей бедренной (Фиг. 2 позиция 7) и большеберцовой (Фиг. 3 позиция 9) костей в середину латерального и медиального мыщелов бедренной кости, на 8,0-10,0 мм выше опила на глубину 10,0-15,0 мм (Фиг. 1 позиция 3) и переднемедиальную и переднелатеральную поверхности большеберцовой кости, на 8,0-10,0 мм ниже опила на глубину 10,0-15,0 мм (Фиг. 1 позиция 6) вводят костные иглы с подключенным к ним электроаспиратором (Фиг. 2 позиция 8 и Фиг. 3 позиция 10) создающим отрицательное давление 80-120 мм рт.ст., что позволяет создать отрицательное давление в губчатом веществе опилов суставных поверхностей костей, к которым осуществляют цементную фиксацию компонентов эндопротеза. В результате кровотечение с поверхности опилов останавливается, затем поверхность опилов отмывают от крови и подсушивают стерильной салфеткой, поверхность опилов остается сухой (Фиг. 2 позиция 7 и Фиг. 3 позиция 9), что является обязательным условием при цементной фиксации компонентов эндопротеза. После чего осуществляют цементную фиксацию компонентов эндопротеза. Электроаспиратор отключают после полимеризации костного цемента. За счет отрицательного давления, создаваемого в губчатом веществе опилов, костный цемент проникает в губчатую кость глубже, что видно на контрольных рентгенограммах по толщине и неровной линии цементной мантии, повторяющей структуру губчатой кости (Фиг 4 позиция 11 и 12), в сравнении с традиционным способом цементной фиксации, где толщина цементной мантии минимальная и отсутствуют неровности контуров, свидетельствующие о проникновении костного цемента вглубь губчатой кости (Фиг 5 позиция 13 и 14).
С применением данного способа в клинических условиях ГБУЗ «Научно-исследовательский институт - Краевая клиническая больница №1 имени профессора С.В. Очаповского» министерства здравоохранения Краснодарского края оперировано 11 пациентов с диагнозом гонартроз III ст.в 2018 году. У всех пациентов интраоперационно фиксация компонентов эндопртеза удовлетворительная, разрешена ранняя нагрузка (через 20-24 часа после операции). Ранние осложнения, связанные с нестабильностью компонентов эндопротеза не выявлены. Отмечено сокращение времени этапа цементной фиксации компонентов эндопротеза, за счет надежного и быстрого гемостаза на поверхности опилов суставных поверхностей.
Клинический пример: пациентка С. 64 года, диагноз: идиопатический двусторонний гонартроз III ст., болевой синдром. 15.02.2018 г. госпитализирована в ГБУЗ «НИИ-ККБ №1 им. проф. Очаповского» министерства здравоохранения Краснодарского края для выполнения тотального эндопротезирования правого коленного сустава.
При установке эндопротеза коленного сустава «Aesculap» (размер бедренного компонента №3, размер большеберцового компонента №3, вкладыш 12 мм) был применен предлагаемый способ, после выполнения опилов суставных поверхностей бедренной и большеберцовой костей в середину латерального и медиального мыщелков бедренной кости на 0,8-10,0 мм выше опила на глубину 10,0-15,0 мм и переднелатеральную и переднемедиальную поверхности большеберцовой кости на 0,8-10,0 мм ниже опила на глубину 10,0-15,0 мм введены костные иглы с подключенным к ним электроаспиратором создающим отрицательное давление 80-120 мм рт.ст., что позволило создать отрицательное давление в губчатом веществе опилов суставных поверхностей костей, к которым осуществлялась цементная фиксация компонентов эндопротеза. В результате кровотечение с поверхности опилов останавливается, затем поверхность опилов была отмыта от крови и подсушена стерильной салфеткой, поверхность опилов оставалась сухой, что является обязательным условием при цементной фиксации компонентов эндопротеза. После чего была выполнена цементная фиксация компонентов эндопротеза. Электроаспиратор отключен и удалены костные иглы после полимеризации костного цемента. Интраоперационно - фиксация компонентов эндопртеза удовлетворительная, разрешена ранняя нагрузка (через 20-24 часа после операции). Ранние осложнения, связанные с нестабильностью компонентов эндопротеза не выявлены. Пациентка выписана на 7 сутки после операции для продолжения лечения и реабилитации в амбулаторных условиях под наблюдением врача травматолога-ортопеда по месту жительства. Передвигается при помощи костылей, разрешена ранняя нагрузка на оперированную конечность до 50% и ее увеличение в течение последующих 4 недель, с дальнейшим переходом на ходьбу с опорой на трость до 2 месяцев, состояние удовлетворительное.
В отличие от традиционного способа подготовки опилов костей, не исключающего кровотечения с поверхности опилов, предложенный способ позволяет добиться полной остановки кровотечения с поверхности опила, что является обязательным условием качественной цементной фиксации компонентов эндопротеза. Интраоперационно - фиксация компонентов эндопротеза удовлетворительная. В раннем послеоперационном периоде осложнения не наблюдали, разрешена ранняя нагрузка и ее увеличение, ходьба при помощи костылей в течение 4 недель, с дальнейшим переходом на ходьбу с опорой на трость до 2 месяцев.
Способ подготовки опилов бедренной и большеберцовой костей при цементной фиксации компонентов эндопротеза коленного сустава, отличающийся тем, что в середину боковой поверхности медиального и латерального мыщелков бедренной кости на 8,0-10,0 мм выше опила суставной поверхности и на глубину 10,0-15,0 мм и в переднелатеральную и переднемедиальную поверхности большеберцовой кости на 8,0-10,0 мм ниже опила суставной поверхности и на глубину 10,0-15,0 мм вводят костные иглы с помощью электроаспиратора, через иглы в губчатом веществе кости создают отрицательное давление 80-120 мм рт.ст. до остановки кровотечения, затем поверхность опилов отмывают от крови и подсушивают, после чего наносят костный цемент, иглы удаляют после его полимеризации.