Influence of Implant Acetabular Component Orientation on Hip Stability

Full Text

Введение. Первичное эндопротезирование яв- ляется эффективным и широко распространенным методом лечения терминальных (III и IV) стадий заболеваний тазобедренного сустава (ТБС), избав- ляющим пациентов от боли и улучшающим функ- цию сустава [1, 2]. Тем не менее, по разным оценкам, от 7 до 15% пациентов остаются не удовлетворены результатами хирургического вмешательства, а часть из них уже в первые годы подвергаются ре- визии вследствие различных осложнений [3-5]. Согласно данным подавляющего большинства ре- гистров артропластики наиболее частыми причи- нами ревизии являются асептическое расшатыва- ние компонентов эндопротеза, рецидивирующие вывихи и перипротезная инфекция [6-10]. Не оста- навливаясь на вопросах инфекционных осложне- ний, необходимо отметить, что две другие причины находятся в тесной связи с качеством выполнения первичной операции по замене сустава [11]. Традиционно выделяют три группы факторов, влияющих на срок функционирования искусствен- ного сустава: факторы, связанные с имплантатом (тип фиксации, пара трения, дизайн компонентов), связанные с пациентом (возраст, индекс массы тела (ИМТ), степень двигательной активности, тя- жесть патологии и когнитивная функция) и связан- ные с хирургом (особенности хирургического до- ступа, правильность установки эндопротеза и пр.) [8, 12-14]. В то же время из всех перечисленных факторов есть только один ключевой, способный повлиять на все остальные, - это фактор хирурга. Именно хирург осуществляет окончательный вы- бор модели эндопротеза и материала узла трения на основании оценки степени двигательной актив- ности пациента, его ментального статуса, особен- ностей патологического процесса, и именно хирург выполняет установку искусственного сустава и мо- жет путем оптимального пространственного пози- ционирования компонентов сгладить техническое несовершенство имплантата или своими действи- ями нивелировать все преимущества самых совре- менных имплантатов. Одной из распространенных хирургических по- грешностей многие авторы считают неточность в позиционировании вертлужного компонента (ВК), что влияет на частоту вывихов бедренного компо- нента и скорость износа узла трения эндопротеза [15-18]. По данным литературы, субоптимальное положение ВК встречается чуть ли не в полови- не всех случаев эндопротезирования, при этом не прекращаются попытки определить оптимальный диапазон показателей наклона и антеверсии, кото- рые бы гарантировали безопасную эксплуатацию искусственного сустава [19, 20], а также сформи- ровать систему профилактики, ограждающую хи- рурга от серьезных ошибок. Цель исследования: определить влияние раз- личных факторов на вариабельность позициони- рования ВК эндопротеза и значение положения ВК в развитии вывиха бедренного компонента. Оценивали зависимость точности позиционирова- ния ВК от опыта хирурга, ИМТ пациента, харак- тера доступа, использования направителя для им- плантации ВК, стороны операции (правый или левый сустав). ПАЦИЕНТЫ И МЕТОДЫ В исследование было включено 1408 пациен- тов, 544 (38,6%) мужчины и 864 (61,4%) женщины. Средний возраст пациентов составил 60±13,1 года (от 19 до 97 лет), при этом средний возраст муж- чин был статистически значимо (р<0,001) меньше, чем у женщин, составив соответственно 57,2 и 61,7 года. Однако клинического значения эта разница не имела и объяснялась преобладанием женщин более старших возрастных категорий (табл. 1). Для сравнительной оценки вариабельности по- зиционирования ВК эндопротеза анализу подвер- глись обзорные рентгенограммы таза и прямые рентгенограммы ТБС 879 последовательных па- циентов (1-я и 2-я группа), прооперированных в нашей клинике тремя хирургическим бригадами (шесть хирургов с опытом более 100 операций в год) и 474 пациентов (3-я группа), которым операции были проведены в 9 городских больницах Санкт- Петербурга в течение календарного года. Первая группа пациентов (n=695) проопериро- вана из стандартного доступа пятью хирургами, причем двое хирургов не использовали направи- тель для позиционирования ВК (подгруппа А), а три других хирурга применяли направитель (под- группа Б). Вторая группа (n=184) - это пациен- ты, прооперированные одним хирургом с исполь- зованием малоинвазивного доступа. В 3-ю группу (n=474) вошли пациенты, подвергшиеся тотально- му эндопротезированию ТБС и случайным образом отобранные в городских стационарах, их доля со- ставила 24% от общего числа перенесших подобные вмешательства, выполненные в городских стацио- нарах (согласно отчетам заведующих отделениями травматологии и ортопедии в 2014 г. произведено 1975 операций по замене ТБС). Учитывая низкую частоту вывихов в исследу- емых группах пациентов, была набрана дополни- тельная, 4-я, группа пациентов (n=55), которые поступили в институт в период с 2011 по 2015 г. по поводу вывиха бедренного компонента, возникше- го в течение года с момента операции (см. табл. 1). Эта группа была необходима для выявления роли мальпозиции в развитии вывиха бедренного компо- нента и определения влияния на их частоту этио- логического фактора. Пациенты всех групп были достаточно одно- родны по полу, везде преобладали женщины, но пациенты из городских больниц были статисти- чески значимо старше (р<0,001), что объясняется большим числом пациентов с переломами прокси- мального отдела бедренной кости (ПОБК) - 39,7% в сравнении с 2,6-2,7% в институте (р<0,001). Другим существенным отличием групп пациен- тов являлось преобладание в институте сложных случаев эндопротезирования ТБС: по причине диспластического коксартроза (КА) почти в 5 раз (р<0,001) и ложных суставов ПОБК (ЛС ПОБК) почти в 2 раза (р<0,001). Такой патологии, как высокий вывих бедра, костный анкилоз и ревма- тоидный артрит у пациентов городских больниц не было вообще (табл. 2). Разумеется, такая несо- поставимость групп по этиологическому фактору накладывает некоторое ограничение на данное ис- следование, но не исключает анализ частоты мал- позиции ВК как независимого от возраста пациен- та показателя. Для определения роли направителя, использу- емого в ходе установки ВК, в повышении точности позиционирования в 1-й группе пациентов было выделено две сопоставимые по полу (р=0,371) и возрасту (р=0,52) подгруппы прооперированных без направителя (подгруппа А, n=305, средний воз- раст 56,7 (19-84) года) и с направителем (подгруп- па Б, n=390 человек, средний возраст 55,8 (22-83) года; табл. 3). При анализе рентгенограмм во всех случаях оценивали угол наклона и антеверсии вертлужного компонента. Приемлемым диапазоном углов счи- тали «безопасную зону», установленную G.E. Le- winnek и соавт. - 5-25° антеверсии и 30-50° на- клона [17]. Дополнительно выявляли компоненты с углом наклона более 50° как относящиеся к группе риска по преждевременному износу узла трения [21]. В дальнейшем определялась связь позиции компонентов с наличием вывихов в ближайшем послеоперационном периоде: в течение года для пациентов, прооперированных в институте, и в пе- риод пребывания в стационаре для пациентов го- родских больниц. Анализ рентгенограмм выполняли в програм- ме Roman v.1.70. Угол наклона ВК соответствовал углу между горизонтальной линией, соединяющей «фигуры слезы», и линией, проведенной через от- крытую плоскость чашки (рис. 1, а). Вычисление угла антеверсии ВК осуществлялось по методике Lewinnek Version = arcsin (D1/D2)_57,296, где D1 - длина короткой оси эллипса, проведен- ная перпендикулярно к длинной оси (D2), соответ- ствующей максимальному диаметру имплантата (рис. 1, б). Точность измерений угла антеверсии по методике Lewinnek была проверена путем выпол- нения 20 пациентам КТ таза с расчетом угла анте- версии. Разница в измерениях не превышала 1%. Сравнительный анализ вариабельности позици- онирования ВК в зависимости от использованного доступа (стандартный или малоинвазивный) осу- ществлен путем сопоставления показателей в 1-й и 2-й группе. Для оценки повышения точности по- зиционирования ВК в случае применения направи- теля был проведен анализ двух подгрупп 1-й груп- пы пациентов. Определение возможного влияния опыта хирурга на позиционирование компонентов проводилось на основе сравнения результатов из- мерений рентгенограмм пациентов 1-й и 3-й групп. Взаимосвязь позиции ВК и вывихов бедренно- го компонента выявлялась путем сравнительного анализа показателей наклона и антеверсии всех групп пациентов. Статистический анализ полученных данных проводили в программе SPSS (version 24.0). Для средних величин рассчитывали 95% доверитель- ный интервал (ДИ), определяли медиану (Me) и ошибку среднего. Сравнение средних величин осуществляли с использованием критерия Манна - Уитни, а долей - ÷2. Корреляционный анализ с целью выявления связей проводили с использова- нием коэффициента Пирсона. РЕЗУЛЬТАТЫ Средний угол наклона ВК у пациентов, про- оперированных с использованием стандартного до- ступа, составил 37,4° (табл. 4). У 617 (88,8%) паци- ентов этот показатель соответствовал критериям Lewinnek. Средний угол антеверсии ВК составил 17,4° и у 559 (80,4%) пациентов входил в диапазон от 5° до 25°. Всего в зоне Lewinnek находилось 74,4% ВК, установленных из стандартного хирургическо-го доступа (см. табл. 4). Средний угол наклона ВК во 2-й группе сос- тавил 41° (см. табл. 4). В 91,9% (169 пациентов) наблюдений данный показатель соответствовал значениям безопасной зоны. Средний угол анте- версии ВК составил 20,9° и у 124 (67,4%) пациентов попадал в диапазон от 5 до 25°. В «безопасной зоне» Lewinnek находилось только 63,4% ВК. В целом при использовании малоинвазивной техники на-блюдалась отчетливая тенденция к вертикализа-ции ВК: доля компонентов с углом наклона более 50° составила 6% в сравнении с 2,2% при стандарт- ном доступе. Угол наклона ВК у пациентов, оперированных в городских больницах (3-я группа), варьировал в диапазоне от 15° до 89°, составив в среднем 43,2°. В 79% наблюдений данный показатель соответ- ствовал значениям «безопасной зоны». Средний угол антеверсии составил 14° (от 0° до 27°) и в 89,2% случаев входил в диапазон от 5 до 25°. В «безопас- ной зоне» Lewinnek находилось 68,2% ВК. В данной группе пациентов еще более была выражена тен- денция к вертикальной установке чашки эндопро- теза: с углом наклона более 50° было установлено 70 (14,8%) ВК (см. табл. 4). В 4-й группе пациентов, поступивших в инсти- тут по поводу вывихов бедренного компонента, произошедших в течение года после первичного эндопротезирования ТБС, отмечалась самая выра- женная тенденция к вертикальной установке ВК - 9 (16,4%) пациентов. Более того, в этой группе имел место наименьший уровень попадания в «безопас- ную зону» Lewinnek - 58,2% ВК. В 1-й группе частота вывихов бедренного ком- понента составила 0,9% (6 человек). В «безопасной зоне» Lewinnek находились 4 из 6 ВК. Только в 1 случае, когда имело место выраженное ожирение (ИМТ более 40), угол наклона незначительно пре- вышал 50°. Еще в 1 наблюдении у молодого пациен- та отмечался тяжелый посттравматический артроз с выраженной сгибательно-приводящей контрак- турой на фоне застарелого перелома задней колон- ны вертлужной впадины, помимо этого, ВК у него был установлен избыточно горизонтально (28,7°). Во 2-й группе вывих бедренного компонента произошел лишь в 1 (0,5%) случае, угол наклона и антеверсии ВК при этом составил 46,3° и 46° соот- ветственно, что и послужило причиной вывиха. В 3-й группе в период нахождения в стациона- ре диагностировано 9 (1,9%) вывихов: в 7 случаях пациенты оперированы по поводу перелома ПОБК и в 2 - по поводу идиопатического КА (табл. 5). В 5 случаях из 9 ВК были установлены в пределах «безопасной зоны». В 1-й группе средний угол наклона ВК в зави- симости от использования направителя составил 37,4° в подгруппе А и 36,8° в подгруппе Б (р<0,001). Различия были статистически высокозначимые, но клинически не принципиальные: в диапазоне от 30 до 50° находилось 91,4% ВК подгруппы А и 86,7% - подгруппы Б (р=0,083). Средний угол антевер- сии ВК в подгруппе А составил 17,4°, в подгруппе Б - 16,4° (р=0,004) и входил в диапазон от 5 до 25° в 73,1 и 85,6% случаев соответственно (р=0,061). В «безопасной зоне» Lewinnek находилось 71,8% ВК, установленных без направителя, и 76,4% - с на- правителем (р=0,082; рис. 2). В ходе исследования также выполнено срав- нение результатов измерений рентгенограмм пациентов 1-й и 2-й групп, которые были проопе- рированы шестью опытными хирургами. Данные углов наклона и антеверсии у первых пяти хи- рургов были приблизительно одинаковы, причем хирурги 1 и 2 при имплантации ВК не использо- вали направитель, но показатели хирурга 6, ко- торый использовал малоинвазивную технику, существенно отличались - наибольшее число компонентов с углом наклона более 50° и самый низкий показатель попадания в «безопасную зону» (табл. 6). Анализ вариабельности позиционирования ВК в зависимости от оперируемой стороны продемон- стрировал статистически значимые различия, ко- торые, однако, не имели никакого клинического значения. Средний угол наклона для левой стороны составил 38,7° (95% ДИ 38,0-39,3°), а для правой - 36,2° (95% ДИ 35,6-36,8°; р<0,001). Средний угол ан- теверсии для левой стороны составил 18,2° (95% ДИ 17,5-18,9°), а для правой - 16,6° (95% ДИ 15,8-17,3°, р=0,005). Статистический анализ также не выявил корреляции между оперируемой стороной и угла- ми наклона и антеверсии ВК. Не выявлено существенной корреляции между ИМТ и углом наклона и антеверсии ВК, хотя и на- блюдалась тенденция к увеличению угла наклона и уменьшению угла антеверсии ВК при увеличении ИМТ (рис. 3). ОБСУЖДЕНИЕ В ходе исследования мы не оценивали такие показатели, как угол антеверсии/ретроверсии бедренного компонента, степень медиализации и краниального смещения ВК, безусловно, имею- щие огромное значение для стабильности сустава. Оценка антеверсии бедренного компонента адек- ватно может быть выполнена только с помощью КТ таза с захватом коленного сустава оперируемой конечности, являющейся крайне трудоемким и за- тратным исследованием, чтобы выполнять его ру- тинно всем пациентам. Избыточная медиализация ВК может стать причиной вывиха, но в то же время она может быть компенсирована офсетом бедрен- ного компонента и длиной головки. Однако опреде- ление офсета на обзорных рентгенограммах таза тоже весьма затруднительно, поскольку коррект- ность оценки определяется, в частности, положе- нием оперированной нижней конечности на рентге- новском столе. Как правило, на момент выполнения рентгенограмм в раннем послеоперационном пери- оде невозможно придать нижней конечности кор- ректное положение в связи с наличием болевого синдрома. Именно поэтому в исследовании были использованы значительные выборки пациентов, чтобы нивелировать возможное влияние других факторов за счет условно нормального распреде- ления таких показателей, как позиция бедренного компонента и офсет, медиализация и краниальное смещение ВК. Анализ литературы по проблемам ревизионных вмешательств, связанных с рецидивирующими вы- вихами бедренного компонента, ведет к пониманию необходимости точной пространственной ориента- ции компонентов эндопротеза, в большей степени ацетабулярного, для чего в современной хирургии ТБС предлагаются различные технические ре- шения, в частности использование компьютерной навигации [22-24]. В ходе настоящей работы вы- явлено, что вариабельность позиционирования ВК имела крайне широкий диапазон даже у опытных хирургов (1-я группа), что подтверждает данные других авторов о том, что имеется множество не за- висящих от хирурга факторов, влияющих на точ- ность позиционирования ВК [16, 19]. Некорректное положение ВК по углу наклона наблюдалась в 11,2% наблюдений, а по углу антеверсии - в 19,6%. В целом субоптимальная позиция ВК имела место в 25,6% случаев, что незначительно влияло на часто- ту вывиха эндопротеза (0,9%). Вывих бедренного компонента является много- факторной проблемой и не зависит лишь от поло- жения ВК, на что указывают многие авторы [14, 20, 25, 26]. В 1-й группе пациентов отмечался самый высокий уровень попадания в «безопасную зону» Lewinnek - 74,4%, тем не менее вывихи бедренно- го компонента диагностировали в 0,9%, при том, что в 4 из 6 случаев позиция компонента была коррек- тна по углам наклона и антеверсии. Во 2-й группе при существенно меньшем показателе попадания в «безопасную зону» (63,6%) только у одного паци- ента развился вывих, т.е. даже тенденция к вер- тикальной установке ВК на фоне минимального повреждения мышц незначительно влияла на ста- бильность сустава. В 3-й группе пациентов вывихи констатировали в 1,9% случаев, и почти в полови- не этих наблюдений позиция ВК была корректная. Анализ дополнительной группы, в которой у всех 55 пациентов вывих развился в течение года с мо- мента первичного протезирования, показал прак- тически такую же частоту установки компонентов в пределах «безопасной зоны» - 58,2%, но вывих бедренного компонента у этих пациентов все же случился. Следует отметить, что в группе с вывихами гру- бые нарушения позиционирования (угол наклона 60° и более или антеверсия 35° и более) наблюда- лись чаще - 9,1% против 1%, 3,8% и 4% в 1, 2 и 3-й группе соответственно. Особенно чувствителен су- став к увеличению угла наклона ВК: в группе паци- ентов с вывихами он в 16,4% случаев превышал 50°. В то же время при использовании малоинвазивного доступа вывих развился лишь в 1 (0,5%) случае, не- смотря на то, что 6% пациентов также имели угол наклона более 50°, а в группе прооперированных в городских больницах доля таких пациентов вообще составила 14,8%. Вероятно, большая частота отно- сительно вертикальной позиции ВК в дальнейшем проявится в избыточном износе узла трения эндо- протеза, но в первые годы после операции в боль- шинстве случаев достигается стабильность искус- ственного сустава. Определенное ограничение на данное исследование накладывает и тот факт, что пациенты института оценивались на наличие вы- виха в течение года после операции, а пациенты го- родских больниц - только на период пребывания в стационаре. Интересен факт, что при незначительной раз- нице в количестве случаев субоптимального пози- ционирования ВК между хирургами, работающи- ми в институте (1-я и 2-я группы вместе - 27,9%) и в городских больницах (31,6%), частота вывихов у последних была в 2,4 раза выше (0,8% в инсти- туте и 1,9% в городских больницах). Возможно, это связано со специфическим контингентом пациен- тов в городских больницах - пожилые люди, не- редко с когнитивными расстройствами и снижен- ным мышечным тонусом, или это результат более правильного взаиморасположения вертлужного и бедренного компонентов и более корректный хирургический доступ с минимальным повреж- дением мышц у ортопедов, занимающихся пре- имущественно эндопротезированием суставов. В частности, об этом может свидетельствовать ми- нимальное расхождение в средних показателях углов наклона и антеверсии у хирургов, опериру- ющих стандартным доступом, не превышавшее 3°. В свою очередь у хирургов городских стационаров отмечается значительная тенденция к более верти- кальной установке ВК, что может в значительной мере зависеть от адекватности величины и направ- ления кожного разреза, которые определяют натя- жение мягких тканей и отклоняют инструмент для имплантации ВК. В определенной степени это под- тверждается такой же тенденцией при использова- нии малоинвазивного доступа. В исследовании обнаружена незначительная связь увеличения углов наклона и антеверсии с на- растанием ИМТ, которая не имеет статистической значимости, что обусловлено наличием мощного смешивающего фактора в виде адекватности хи- рургического доступа, что крайне сложно учиты- вать в исследовании. Безусловно, оценка функционирования эн- допротеза, как биомеханического узла, долж- на быть совокупной, так как играет роль и общая пространственная ориентация, складывающаяся из положения как бедренного, так и вертлужно- го компонента [22], и окружающие сустав мышцы [14, 27]. К сожалению, в настоящем исследовании не удалось подобным образом оценить позицию и бедренного компонента, но публикации, посвя- щенные проблеме позиционирования бедренного компонента, встречаются гораздо реже работ по ВК [28]. Возможно, это связано с меньшими тех- ническими трудностями имплантации ножки эн- допротеза в стандартных ситуациях, а вероятнее, со значительно большими трудностями и необхо- димыми затратами для проведения подобного ис- следования. Однако данные работы, выполненные на ограниченном клиническом материале, также подчеркивают значительную вариабельность в по- зиционировании бедренного компонента и высокую вероятность ошибки [29], поскольку правильность выбора антеверсии во время операции зависит не только от хирурга, но во многом и от ассистентов, которые позиционируют конечность, особенно при расположении оперируемой конечности в стериль- ном канале сбоку от стола. Таким образом, любой хирург может допустить ошибку в позиционировании ВК, и опыт хирурга в большей степени проявляется тем, что, выполняя во время операции тестовую проверку движений на предмет возможного вывиха, он может прове- сти коррекцию пространственных взаимоотноше- ний за счет использования модульного вкладыша с антилюксационным наклоном, увеличением диаме- тра головки и положением бедренного компонента, особенно цементной фиксации [30]. Однако суще- ствуют пороговые значения позиции ВК, за кото- рыми никакие ухищрения, приведенные выше, не помогают - это крайне вертикальный и крайне го- ризонтальный наклон ВК или явно недостаточная и избыточная его антеверсия, величину которых в данном исследовании установить не удалось. В та- ких случаях лучшим выходом можно считать пере- установку ВК. Заключение. Настоящее исследование имело своей целью определение вероятности развития вывихов бедренного компонента на фоне техни- ческих погрешностей в позиционировании ВК в течение первого года после операции и не ставило задач по оценке долгосрочного влияния мальпо- зиции на функционирование искусственного су- става. В ходе анализа большого числа рентгено- грамм ТБС пациентов, оперированных в клинике института травматологии и городских больниц Санкт-Петербурга, обнаружена значительная вариабельность позиционирования ВК у всех хирургов, что приводит к ошибкам в установке в 25,6-36,4% всех наблюдений. Использование направителя для установки ВК во время опера- ции увеличивало точность позиционирования, особенно относительно угла антеверсии, но не исключало вероятность ошибки. Факторами, по- вышающими риск мальпозиции, оказались ИМТ, малоинвазивный доступ и опыт хирурга. При этом анализ полученных данных не позволил вы- явить прямое влияние позиции ВК на развитие вывихов бедренного компонента, что требует бо- лее детального изучения дополнительных фак- торов, напрямую или опосредовано влияющих на функционирование эндопротеза. В то же время мы понимаем, что субоптимальное положение ВК, даже если оно не приводит к вывиху, мо- жет стать причиной серьезных проблем в даль- нейшем - ускоренного износа полиэтиленового вкладыша, обусловливающего возникновение поздних вывихов и повышенный темп формиро- вания зон остеолиза и развития асептического расшатывания. Это заставляет продолжать по- иск путей оптимизации хирургической техники, обеспечивающей воспроизводимость результа- тов тотального эндопротезирования ТБС.

About the authors

I. I Shubnyakov

Russian Scientific Research Institute of Traumatology and Orthopedics named after R.R. Vreden

St. Petersburg, Russia

A. A Boyarov

Russian Scientific Research Institute of Traumatology and Orthopedics named after R.R. Vreden

Email: bojaroffaa@mail.ru
junior research worker, RSRI of TO n. a. R.R. Vreden St. Petersburg, Russia

R. M Tikhilov

Russian Scientific Research Institute of Traumatology and Orthopedics named after R.R. Vreden

St. Petersburg, Russia

A. O Denisov

Russian Scientific Research Institute of Traumatology and Orthopedics named after R.R. Vreden

St. Petersburg, Russia

N. N Efimov

Russian Scientific Research Institute of Traumatology and Orthopedics named after R.R. Vreden

St. Petersburg, Russia

References

Supplementary files