Металл из которого изготавливают искусственные суставы

Обновлено: 06.05.2024

Вы наверняка часто слышали об эндопротезировании. В этой статье мы расскажем конкретнее о тазобедренном суставе. Тазобедренный сустав является самым крупным соединением костей нашего организма. Он соединяет всю нижнюю конечность с тазом и нагрузки, которые ему приходится переносить в процессе жизнедеятельности очень велики. Этот сустав является одним из важнейших элементов в нормальном функционировании опорно-двигательного аппарата человека.

Эндопротезирование тазобедренного сустава – это самый современный метод оперативного лечения заболеваний опорно-двигательного аппарата, в процессе чего патологически измененные ткани структур, входящих в состав тазобедренного соединения, заменяются на искусственные протезы.

Очень важную роль в сроке службы и потенциальной функции эндопротеза играет качество материалов, из которых он изготовлен. Самые идеальные протезы, которые долго прослужат с точки зрения двигательной активности это тотальные эндопротезы, которые сделаны из металла, полимера и керамики.

Все пациенты, которым необходима такая операция и они прошли необходимые обследования для определения состояния тазобедренного сустава, должны пройти комплексное обследование. Это делается для исключения наличия возможных противопоказаний.

Заглянем немного в операционную. Что же происходит во время операции?

Хирургия классифицируется как сложная. После анестезии открывают капсулу сустава и в рану выводится головка бедренной кости. Его резекция проводится по транвертельной линии до обнажения костномозгового канала.

К протезу который крепится, моделируется кость в соответствии с формой эндопротеза. Затем дрелью со специальной насадкой обрабатывается вертлужная впадина с целью полного удаления из её поверхности суставного хряща. Чашка протеза устанавливается и фиксируется в подготовленную воронку. Это позволяет быстро начать вставать на ногу и ходить после операции.

Затем, путем сшивания рассеченных тканей, протезированные поверхности сопоставляются и укрепляются.

Уже на следующий день после эндопротезирования удаляются дренажи. Разрешено спать на прооперированной стороне, почти сразу, а на противоположной стороне в первые шесть недель, наоборот, не рекомендуется. Подробнее о реабилитации после данной операции мы расскажем в следующей статье.

В нашем центре консультацию ведут травматологи-ортопеды с многолетним опытом практической работы. Это фанаты своего дела, которые держат руку на пульсе всех актуальных исследований и новых методик лечения.

Все травматологи нашего центра – действующие хирурги. При этом у нас нет цели навязывать хирургическое лечение каждому пациенту. Мы эксперты в своей области и для нас важно сохранять этот статус. Этого можно добиться только заботой о каждом пациенте и наиболее точном подборе эффективного и безопасного лечения.

Из чего должен быть сделан эндопротез?

Успех операции по эндопротезированию суставов зависит не только от умения и опыта хирурга, но и от материалов, из которых сделан устанавливаемый протез.

Все эти материалы должны быть износостойкими, чтобы гарантировать стабильную работу сустава на протяжении 15-20 лет.

Именно поэтому не рекомендуется ставить протезы на цементной основе (их срок службы около 5 лет). Кроме того, они должны вызывать минимум аллергических и токсических реакций в организме, чтобы минимизировать риски воспаления тканей.

Эндопротезы тазобедренного сустава состоят из трех элементов: : чашка (тазовая часть), вкладыш, головка, ножка (бедренная часть). Последние две части называют парой трения.

На практике бедренные и тазовые части протеза изготавливают из металлов: титан, нержавеющая сталь или сплав хрома с кобальтом. Вкладыш и головка протеза делают не только из металла, но и из полиэтилена, керамики, либо из комбинации этих трех материалов.

Разберем несколько комбинаций материалов пары трения (головки и вкладыша):

Металл-металл.

Обычно это сплав хрома и кобальта. Это оптимальный вариант по своей долговечности и пластичности. Такая пара трения хорошо сочетается с металлической бедренной и тазовой частью. Такую комбинацию материалов рекомендуют ведущие мировые клиники. Однако на практике эти же клиники давно отказались от использования полностью металлических протезов.

Проблема в том, что при долгосрочном трении вкладыша и головки вырабатываются ионы и продукты износа хрома и кобальта. Они попадают в ткани, а затем и в кровь человека. Это приводит к очень неприятным осложнениям: расшатывание протеза, формированию псевдо опухолей, аллергическим реакциям и даже к повреждениям внутренних органов пациента.

пара трения металл-металл

Керамика-керамика.

Это более износостойкий материал. Керамика гладкая, скользящая структура. Она не окисляется, не ржавеет. Однако у этого материала есть 2 значительных недостатка. Керамика часто трескается в ходе эксплуатации. С течением времени небольшая трещина может превратиться в разлом. Еще один неприятный момент: во время ходьбы возможно возникновение скрипа, что вызывает ряд бытовых неудобств.

пара трения керамика-керамика

Керамика-полиэтилен, или металл-полиэтилен.

Полиэтилен очень пластичный. Его продукты износа не впитываются в кровь и не вызывают токсичных реакций. Но есть и недостатки. Полиэтиленовый вкладыш быстрее изнашивается. При стирании он вырабатывает частицы, которые могут вызвать воспаление сустава. Эти же частицы повышают риск рассасыванию кости, а как следствие, расшатывания чашки протеза.

Во многом недостатки полиэтилена удалось решить путем методики высокомолекулярного производства. Возросла долговечность. Современные полиэтиленовые вкладыши пропитывают витамином Е. Он устраняет разрушительное воздействие материала на мягкие ткани и кость.

Пластичность полиэтилена и возможность изготавливать разные формы вкладышей практически полностью устраняют риск достаточно частого и опасного послеоперационного осложнения: вывиха сустава.

варианты комбинаций материалов головки и вкладыша эндопротеза

Именно сочетание керамики и полиэтилена, проигрывая конкурентам в износостойкости, является на сегодняшний день самой оптимальной, надежной и удобной комбинацией материалов пары трения на практике.

Виды эндопротезов тазобедренного сустава

В случае необходимости замены сустава ТБС, врач делает выбор оптимальной конструкции протеза, учитывая следующую информацию: степень разрушения сочленения, индивидуального протекания патологического процесса и др. Для выбора подходящей конструкции проводятся диагностические исследования, у пациента берутся анализы. Ниже рассказывается об имеющихся видах искусственных конструкций, с помощью которых можно выполнить эндопротезирование ТБС.

Классификация эндопротезов

Классификация эндопротезов ТБС выполняется по следующим категориям:

способ фиксации (цементный, бесцементный, комбинированный);
используемые материалы (полимеры, титан, сталь, керамика);
первичный эндопротез или ревизионный заменитель.

Оперативное вмешательство для замены сустава может проводиться только после детального исследования всех особенностей течения болезни у больного, выбора подходящего имплантата, диагностических исследований и подробных консультаций со всеми нужными врачами. Может потребоваться тотальное эндопротезирование тазобедренного сустава или замена отдельных элементов.

Типы эндопротезов тазобедренного сустава

Эндопротезы могут быть однополюсными или тотальными. Однополюсные конструкции состоят из одного компонента, тотальные представляют собой искусственный сустав целиком.

Однополюсными протезами ТБС пользуются в случае травм у людей пожилого возраста или в ослабленном состоянии. Их можно применять, если у пациента нет существенных изменений вертлужной впадины в результате артроза.

Эта операция отличается низкой травматичностью, что увеличивает количество рекомендаций к ее применению. Для замены бедренного фрагмента требуется меньше времени, уменьшается потеря крови. К сожалению, срок службы отдельного компонента ниже, чем тотального эндопротеза. Бедренный компонент служит от 2 до 5 лет, поэтому по окончании срока службы, больному приходится ложиться на проведение ревизионной операции.

Тотальное эндопротезирование подразумевает полную замену сустава искусственной конструкцией, состоящей из головки бедренной кости и вертлужной впадины. Такие устройства служат существенно дольше, чем однополюсные эндопротезы.

Искусственные суставы подразделяются по типу протезов с фиксацией элементов на цементные и бесцементные.

Цементный эндопротез (цементную фиксацию) применяют в случае высокой пористости костной структуры. В суставную впадину и канал бедренной кости помещают специальное вещество – костный цемент. Оно увеличивает степень фиксации элементов, создавая для них опору, перераспределяя нагрузку. На увеличение срока и качества реабилитации практически не влияет, поскольку могут использоваться разные пары трения.

Молодым пациентам с хорошим качеством костной ткани лучше использовать бесцементный эндопротез (с бесцементной фиксацией). Эндопротезы для бесцементного крепления (press-fit) имеют специальное пористое покрытие. Со временем в поры покрытия прорастает кость, и протез оказывается зафиксирован еще крепче.

Виды протезов по конструкции

Настоящие человеческие суставы имеют только 2 части: головку и вертлужную впадину. Эндопротезы ТБС состоят из 4 компонентов:

. Может изготавливаться из металла, керамики или комбинации двух элементов. . Используется в виде прокладки между искусственной чашкой и головкой. Выполняется из высококачественного пластика высокой прочности. , соответствующей по размеру вкладышу и прикрепляющейся к бедренной ножке. На изготовление идут пластик, металл, керамика или их сочетания. , использующейся как опора для нового сустава. Изготавливается из пористого металла, поэтому со временем обрастает костной тканью, увеличивая прочность .

Виды конструкций искусственных тазобедренных суставов:

колпачковая – ее используют, если имеются сохранившиеся составляющие кости;
комплексная – смешанная конструкция бесцементного и цементного вида;
бесцементная – изготавливается, как правило, из титановых сплавов, имеет шероховатую поверхность, для обеспечения возможности прорастания костной ткани человека для более надежной фиксации;
индивидуальная, которую изготавливают с учетом индивидуальных особенностей строения сустава пациента, применяют в случае невозможности применения стандартной конструкции из-за обширный разрушений;
стандартная – фиксируется при помощи костного цемента.

Чаще всего применяются стандартные виды искусственного тазобедренного сустава. Это объясняется тем, что стандартные виды конструкций хорошо адаптированы к условиям человеческого организма, обладают высокой износостойкостью, умеренной ценой, длительным сроком службы.

Виды эндопротеза по материалам изготовления

Срок службы искусственного протеза зависит от узла трения. Его определяют по типам материала, из которого изготовлена пара трения.

В большинстве случаев головку бедра изготавливают из металлического сплава или керамики, на вкладыши идет полимер, металл, керамика. Очень популярны протезы, сочетающиеся по принципу «керамика – керамика». При правильно подобранных материалах для пары трения, пациент не испытывает дискомфорта при использовании эндопротеза вплоть до времени его замены. Виды пар трения по материалам:

Металл-полиэтилен используются довольно часто, но их достоинство ограничивается низкой ценой на готовые изделия. Головка из металла склонна к быстрому износу, а полимер вкладыша быстро снижает силу трения.
Металл-металл постепенно снижает свою популярность, потому что при эксплуатации искусственного сустава такого типа, у пациентов могут развиваться осложнения, вызванные попаданием в организм результатов трения металла об металл.
Керамика-керамика относится к наиболее дорогой продукции, потому что производство этих имлантатов имеет свои сложности. Трение между компонентами минимально, осложнений практически нет.
Керамика-полиэтилен – вариант, сочетающий бюджетную стоимость с невысоким трением и высокой износостойкостью. Головку кости выполняют из керамики, для изготовления вкладыша используется сложный полимер.

Пациенты, использующие конструкцию типа Керамика – полиэтилен высоко оценили достоинства такого комплекса.

Требования к материалам

Материалами для изготовления эндопротезов могут служить прочный пластик (полимер), керамика, металлический сплав. Чаще всего для изготовления бедренной ножки искусственного сустава используется металлический сплав. Это может быть:

титан;
титан-кобальтовый сплав;
кобальт-хромовый сплав;
нержавеющая сталь.

Головку бедра, вкладыш, чашку могут изготавливать из сплавов, пластика или керамики или использовать комбинацию этих материалов. Характеристики их подразумевают прочность, но они должн обладать некоторой гибкостью, чтобы обеспечивать подвижность сустава. Не позволительно использовать материалы, которые не являются биосовместимыми. Находясь в организме пациента, изделия из этих материалов не должны вызывать реакцию отторжения, аллергическую реакцию или поддаваться коррозии.

Заключение

Выбор подходящего варианта искусственного сустава проводится после проведения предварительных диагностических исследований. Лечащий врач должен изучить все нюансы протекания болезни и другие особенности организма. Обязательно делается аппаратное исследование: рентгенограммы, компьютерная или магнитно-резонансная томография.

Ревизионные операции, которые делаются для замены отработавшей срок конструкции на новую, чаще всего используется связанный протез. Этот вариант рекомендуется особенно в случае ревизионного вмешательства для пожилого пациента. При первичном протезировании выбирается из несвязанного или полусвязанного ортопедического изделия. Отличия эндопротезов друг от друга не позволяют изучить все особенности конструкций разных брендов, поэтому хирурги обычно работают с определенным ограниченным списком брендов.

Читайте также: