Endoproteza Zgloba Kuka

Vrste endoproteza zgloba kuka

Endoproteze zgloba kuka razvrstane su prema različitim kriterijima. 1)  Pr ema br oju delova delova endopr otez oteze: 

Endoproteze zgloba kuka mogu biti: parciijalne i totalne.

Parcijalna endoproteza kuka, kao što sam naziv govori, obuhvata samo jedan deo zgloba kuka. Ranije se parcijalna endoproteza zgloba kuka upotrebljavala kao “cup plastica” koja je prekrivala prekriva la glavu butne kosti, osnosno osno sno zamenjivala z amenjivala zglobnu površinu glave butne kosti. S vremenom su se razvili noviji modeli. Poboljšanje je, u tehničkom smislu, postignuto uvodjenjem parcijalne endoproteze sa nastavkom koji  proksimalno simulira vrat i glavu butne kosti. Glave endoproteze mogu se menjati s obzirom na razne promene acetabuluma. Totalna endoproteza zgloba kuka je endoproteza koja zamenjuje oba dela zgloba kuka, i femurski i acetabularni deo. 2)  Prema načinu fiksacije:

Endoproteze zgloba kuka mogu biti: a) Bescementne endoproteze  b) Cementne endoproteze c) Hibridne endoproteze.

Važna razlika između cementnih i bescementnih endoproteza je u njihovim  površinama i u njihovom obliku. Cementne endoproteze su potpuno glatke, dok   bescementne moraju biti hrapave, s mikro i makro porama na površini u koje kasnije urasta kost. Kod cementnih endoproteza se upotrebljava koštani cement (metilmetakrilat) čiji je glavni zadatak povećanje dodirne površine između endoproteze i ležišta u kosti za približno 200 puta. Na ovaj se način smanjuje opterećenje po jedinici dodirne površine. Kod bescementnih endoproteza vrlo je važna dobra primarna fiksacija endoproteze u ležištu kosti, nakon čega vremenom sledi urastanje kosti u mikro i makro pore, što se naziva sekundarna fiksacija endoproteze. Cilj je izvršiti celi zahvat fiksacije uz što manji proces oštećenja okolnog tkiva, što se postiže boljim oblikovanjem i poboljšanjem mehaničkih osobina endoproteze. Hibridne endoproteze su kombinacija prethodne dve: deo endoproteze je bez

cementa (najčešće acetabularni deo), dok se za drugi deo koristi koštani cement (češće femurski deo). 3) Prema Prema in dikacij dikacij ama za za ugradnju : 

Totalne endoproteze možemo podeliti na: a)Standardne ili primarne endoproteze;  b) Revizione ili sekundarne endoproteze c) Specijalne endoproteze – tumorske Standardne endoproteze su cementne i bescementne endoproteze, koje se

upotrebljavaju u lečenju primarnih i sekundarnih degenerativnih promena zgloba kuka, zatim u lečenju tumora u gornjem delu butne kosti i kod lečenja preloma u području

glave butne kosti. Standardne endoproteze su danas modularne, tj. mogu se kod najvećeg

 broja bolesnika uspešno ugraditi s kombinacijom raznih veličina. Revizione endoproteze se najčešće upotrebljavju u rešavanju kasnih komplikacija, npr. nestabilnih standarnih endoproteza, a češće je danas reč o femurskim delovima endoproteze. Specijalne endoproteze posebno su oblikovane, vrlo duge, modularne endoproteze

koje se koriste u rekonstruktivnoj hirurgiji kod lečenja tumora kosti odnosno u rešavanju većih oštećenja gornjeg dela butne kosti, a mogu biti i rastuće endoproteze koje prate rast dece.

Materijali za izradu endoproteza Biokompatibilni materijali su oni materijali koji se primenjuju u kontaktu sa ćelijama,

tkivima ili telesnim tečnostima ljudskog organizma. Koriste se za zamenu ili nadogradnju ljudskih komponenti kod kojih je došlo do oštećenja (zbog starenja, bolesti ili nesrećnih slučajeva). Materijali koji se koriste za izradu medicinskih implanta moraju da zadovolje odredjene

kriterijume i imaju sledeća svojstva: 1)  biokompatibilnost  –  materijali koji se implantiraju u živi organizam moraju se odlikovati izrazitom biokompatibilnošću, odnosno, afinitetom ćelija prema  površini implanta. Postoji veliki broj materijala koji su, sa inženjerskog aspekta, idealni za izradu implanta, ali ako se desi da tkivo ne može da prihvati strano telo, onda je ono, bez obzira koliko bilo kvalitetno sa inženjerskog aspekta, neprihvatljivo za izradu implanta; 2) netoksičnost  –  ovo je izuzetno važna karakteristika biomedicinskih materijala s

obzirom na to da oslobadjanje metalnih jona i drugih produkata može uticati na  pojavu raka, deformiteta, alergija, nekroza, i zapaljenja; 3) otpornost prema koroziji  – u idealnom slučaju biok ompatibilni metalni materijali

ne bi trebalo uopšte da korodiraju kada se nalaze u dodiru sa živim tkivima; 4) izdržljivost –  materijali usadjeni u ljudski organizam u vidu impalanta tokom celog svog radnog veka trebalo bi da funkcionišu bez ikakvih oštećenja, što  podrazumeva njihovu visoku zamornu čvrstoću pri koroziji i zamornu čvrstoću pri trenju i koroziji, ali i minimalno oslobađanje čestica prilikom pojave trenja i habanja; 5) čvrstoću i žilavost – dimenzije implanta su ograničene i moraju težiti da budu št o

manje zbog ograničenog prostora u ljudskom organizmu, a vrednosti čvrstoće i žilavosti moraju biti dovoljno visoke; 6) niske vrednosti modula elastičnosti – Jangovi moduli biokompatibilnih materijala koji se danas koriste u hirurgiji pet do deset puta su viši od Jangovog modula kosti, što je izuzetno nepovoljna karakteristika s obzirom na to da razlika modula elastičnosti metalnog materijala i kosti koji su u kontaktu, uslovljava značajno opterećenje kosti i kao rezultat ima smanjenje gustine kostiju.

Reakcija organizma na implantat vrlo je složena. Zavisi od veličine i oblika implantata, njegove stabilnosti, eventualnoj razgradnji. U fiziološkim uslovima se uvek 

stvara tanak sloj vezivnog tkiva, između implantata i kosti. Nijedna vrsta aloplastičnog materijala nije idealna. U poslednje vreme se upotrebljavaju različiti materijali, metali i legure koje organizam dobro podnosi. To su hemijski otporni nerđajući čelik, titan -hrom, kobalt, molibden, nikl i drugi.

Prve totalne endoproteze kuka bile su izrađene samo od metala (McKee, Ring, Sivaš i dr.) ili su se kombinovale s plastikom (Charnley, Müller-Charnley, Bucholz, Weber i dr.).

Potpuno metalne endoproteze malo se troše, ali imaju veći procenat olabavljenja. Endoproteze izrađene od kombinacije metala i plastike se, s druge strane, više troše. Plastika, kao biostabilni materijal, ima posebno mesto u izradi delova endoproteza zglobova. Pojedini njeni kvaliteti, u pogledu modula elastičnosti, plastičnosti i loma, a s tim u vezi i apsorpcije energije i preloma zbog zamora, vrlo su pogodni za primenu u organizmu.

Vrlo dobro odgovara i na intermitentno opterećenje i trenje uz ravnomerno malo habanje. Posebno je pogodna za obradu pa se zbog svojih mehaničkih i bioloških reakc ija danas afirmisala kao rešenje acetabularnog dela endoproteze, naravno uz primenu koštanog cementa. Plastika takođe ima dobru elastičnost u odnosu na koštano tkivo. Neko vreme su se za izradu endoproteza upotrebljavali keramika i aluminijum. Povoljne oso bine keramičkih materijala su odlična biokompatibilnost i mali koeficijent trenja. Medjutim ima jako veliku krtost i podložna je lomovima.

Materijali za primenu u ortopediji

Danas se u ortopedskoj hirurgiji uglavnom koriste nerđajući čelici (austenitni i  precipitaciono ojačani), superlegure na bazi kobalta (Co-Cr legure), titan i njegove legure i, veoma retko, kompozitni materijali.  Nerđajući čelici Postoji mnogo legura koje se komercijalno identifikuju kao nerđajući čelik. Kao  biomaterijal koji se koristi u ortopedskoj hirurgiji, koriste se samo austenitni i

 precipitaciono ojačani čelici.

Materijali i njihova primena u ortopediji

Kod svih materijala može doći do loma usled zamora, ako su izloženi naizmenično  promenljivom opterećenju, kakvo se očekuje kod femoralne komponente endoproteze zgloba kuka. Zamorni lom počinje sa malim prslinama usled neke nepravilnosti u kristalnoj rešetki ili greške mehaničke obrade i ta se prslina stalno povećava sa svakim ciklusom  promene opterećenj, odnosno naponskog stanja, sve dok ne dostigne kritičnu veličinu i ne dođe do loma. Da bi se izbeglo prisustvo bilo kakvih uključaka koji mogu da dovedu do greške kristalne rešetke ili pojave inicijalne prsline, nerđajući čelik AISI 316LVM se topi u vakuumu.  Kobaltove superlegure

Superlegure se koriste zbog toga što čisti metali ne mogu da ispune sve zahteve za dobru  proizvodnju implanta. Odgovarajući legirajući elementi se dodaju radi poboljšanja mehaničkih karakteristika, povećanja čvrstoće i otpornosti na koroziju, obradivosti (kovnosti) itd. Legure tipa Co-Cr-Ni-Mo mogu se obrađivati kovanjem u toplom stanju ili hladnim

vučenjem. Kovanjem se postiže fina homogena sitnozrnasta kristalna struktura bez  prisustva mikroporoziteta što dovodi do povećanja mehaničkih karakteristika. S obzirom na veoma dobre mehaničke osobine, koristi se za proizvodnju femoralne komponente endoproteze zgloba kuka. Titan i njegove legure Titan je izuzetno reaktivan element, koji se u zemljinoj kori nalazi u vidu stabilnog

oksida, što samo potvrđuje činjenicu da je metalni titan i kiseonik teško razdvojiti. Iz tog razloga titan je tek krajem četvrte decenije prošlog veka ušao u komercijalnu upotrebu u

SAD. Iako je titan u medicinske svrhe počeo da se upotrebljava znatno kasnije nego drugi metalni biokompatibilni materijali, njegova upotreba u medicinske svrhe ubrzo je

značajno uvećana zahvaljujući njegovim izuzetnim svojstvima kao što su: relativno visoka specifična čvrstoća, nizak modul elastičnosti, velika biokompatibilnost i izuzetno nizak nivo toksičnosti, ali i lošije tribološke karakteristike pogotovo kada se uporedi sa nerđajućim čelicima i Co-Cr legurama. Zahvaljujući brzoj reakciji titana sa kiseonikom na sobnoj temperaturi, na površini titana obrazuje se veoma stabilan pasivizirajući zaštitni oksidni film.

Proteza za totalnu zamenu kuka sastoji se od femurske i acetabularne komponente. Femurska osnova se deli na glavu vrat i telo. Femurska osnova je napravljena od Ti il CoCr   – legure (316L ner đajući čelik je ranije korišćen) i fiksirana je u izdubljen medularni kanal cementiranjem ili podešavanjem pritiskanjem. Glava femura je napravljena od CoCr-legure, alumine ili cirkonijuma. Mada glava od Ti-legure funkcioniše dobro, pod čistim uslovima uzglobljena, one se više ne upotrebljavaju zbog njihove slabe otpornosti na habanje trećeg tela. Na slici uočavaju se sve komponente  proteze. Proteze mogu da budu monolitne kada se sastoje iz jednog dela ili modularne kada se

sastoje od dva ili više delova i kada je potrebno nihovo sklapanje za vreme operacije. Monolitne komponente su često jeftinije i manje su sklone koroziji ili rastavljanju. Međutim modularne komponente omogućavaju podešavanje implantata intraoperativno i tokom budućih hirurških revizija, npr. podešavanje dužine ekstremiteta korišćenjem različitih dužina vrata femura. Tabela ilustruje najčešće korišćene kombinacije materijala kod totalne zamene kuka. Tabela Kada je acetabularna komponenta monolitna ona je napravljena od polietilena ultra

visoke molekularne težine (UHMWPE); kada je ona modularna, sastoji se od metalne školjke i UHMWPE umetka. Za metalnu školjku potrebno je smanjenje mikrodeformacije UHMWPE i obezbeđivanje porozne površine za fiksaciju kapice. Metalna školjka omogućava da se pohabane polietilenske postave promene. U slučajevima ponavljanioh iščašenja kuka posle operacije, metalna školjka omogućava zamenu stare postave drugom ograničenijomkako bi se obezbedila dodatna stabilnost. Veliki napori se ulažu u efikasne sisteme za držanje umetka kao i u maksimalno  podudaranje umetka i metalne školjke. Pomeranje umetka dovodi do iščašenja kuka i oštećenja glave femura jer se ona direktrno dodiruje sa metalnom školjkom.

Zglob kuka ima jabučicu i njeno ležište i on zasniva svoju stabilnost na usklađenosti implantata, karličnih mišića i kapsule. Komponente protetskog kuka su podešene tako da optimalno obezbeđuju širok obim pokreta bez oštećenja vrata proteze po ivici acetabulumske kapice da bi se sprečilo iščašenje. Karakteristike oblika moraju da omoguce da implanti podupiru opterećenja koja mogu da budu veća 8 puta od telesne težine. Ispravna dužina vrata femura i pravilno postavljanje centra pokreta visine femura smanjuje napon usled savijanja na mestu dodira proteze i kosti. Visoka koncentracija napona ili pak sprečavanje napona može da dovede do resorpcije kosti oko implantata.

 Na primer, ako je potpora femura oblikovana sa oštrim uglovima (u vidu stranica dijamanta na poprečnom preseku), kost koja je u kontaktu sa uglovima implantata može da nekrotizuje ili da bude resorbovana.

Trpljenje težine i pokreti proteze dovode do stvaranja otpadaka usled habanja površine uzglobljenja i dodirnih površina tamo gde postoje mikro pokreti. Glavni izvor habanja  pod normalnim uslovima je noseća površina od UHMWPE u k apici. Pri svakom koraku stvara se nekoliko stotina hiljada čestica. Ćelije imunog sistema mogu da identifikuju  polietilenske čestice kao strane i započinju zapaljenski odgovor. Ovaj odgovor može da dovede do brzog žarišnog gubitka kosti (osteoliza), resor   pcije kosti, olabavljenja i/ili  preloma. U toku su brojni napori da se identifikuju svojsta materijala UHMWPE, da se

očvrsne i poboljša konačna površina glave femura i da se razviju drugi parovi koji nose težinu, na primer, keramika-keramika i metal-metal.